در مطلب قبل به بررسی انرژی بادی پرداختیم. از آنجایی که منابع فسیلی مانند نفت وگاز روزی به پایان می‌رسند، باد به عنوان یک منبع انرژی پاک محسوب می‌شود که هزینه تولید برق به‌وسیله آن کمتر از تولید برق با سوخت‌های فسیلی بوده و همچنین آلودگی و گاز گلخانه‌ای کمتری تولید می‌کند. در این مطلب به بررسی اجزای تشکیل دهنده توربین بادی خواهیم پرداخت.
اجزای تشکیل دهنده توربین بادی
بستر یا ناسل (Nacelle)
قسمت اصلی توربین بادی و پوشش خارجی مجموعه توربین که دربرگیرنده شاسی، جعبه دنده، شافت اصلی ژنراتور، بخش کنترل، ترمز و سیستم دوران حول محور برج را ناسل می گویند، که روتور به آن متصل است. ناسل در بالای برج قرار دارد. گاهی ناسل آنقدر بزرگ است که تکنسین‌ها می‌توانند داخل آن بایستند.
پره‌ها (Blades)
اکثر توربین‌ها ۲ یا ۳ پره دارند، باد به پره‌ها برخورد می‌کند و سبب چرخش آنها می‌شود. پهنای پره (یا کورد) بستگی به شرایط محیط و طراحی توربین متفاوت است. ممکن است پره در امتداد محور طولی تاب داشته باشد.
ترمز (Brake)
جهت توقف موتور در مواقع اضطراری از این وسیله استفاده می‌گردد. ترمز کردن می‌تواند به صورت مکانیکی، الکتریکی یا هیدرولیکی انجام می‌گیرد. در توربین‌های بادی با ظرفیت بسیار پایین (١ الی ۵ کیلووات) معمولاً از سیستم‌های ترمز کفشکی استفاده می‌شود، زیرا جهت متوقف نمودن پره‌ها نیروی زیادی مورد نیاز نیست. در توربین‌های بادی با ظرفیت بالا، از ترمزهای دیسکی استفاده می‌شود.
کنترلر (Controller)
کنترلرها وقتی که سرعت باد به ۸ تا ۱۶ mph می‌رسد ماشین را، راه‌اندازی می‌کنند و وقتی سرعت از ۶۵ mph بیشتر می‌شود دستور خاموش شدن ماشین را می‌دهند. این عمل از آن جهت صورت می‌گیرد که توربین‌ها قادر نیستند زمانی که سرعت باد به ۶۵ mph می‌رسد حرکت کنند، زیرا ژنراتور به سرعت به حرارت بسیار بالایی خواهد رسید.
بیشتر بخوانید: انرژی بادی چیست؟
برج (Tower)
برج‌ها از فولادهای لوله‌ای یا استوانه‌ای شکل ساخته شده و چون با افزایش ارتفاع سرعت باد نیز افزایش می‌یابد، معمولاً دارای ارتفاع زیادی هستند. با توجه به اندازه توربین و طراحی، انواع متفاوتی از برج‌ها استفاده می‌شود. برج‌های استوانه‌ای بتنی، فولادی و کامپوزیتی رایج‌ترین برج‌ها برای کاربردهای تجاری در مقیاس نیروگاهی هستند.. ارتفاع برج معمولاً بین یک تا یک و نیم برابر قطر روتور در نظر گرفته می‌شود. استحکام برج فاکتور مهمی در دینامیک سازه توربین باد محسوب می‌گردد چرا که احتمال همسان شدن ارتعاشات بین برج و روتور که منجر به خطر رزونانس می‌گردد وجود دارد.
گیربکس(Gear box)
توربین‌های بادی می‌تواند سرعت کم چرخش محور پره‌ها را با ضریب تبدیل مثبت به سرعت بالا که در ژنراتور استفاده می‌شود، تبدیل کند که این کار در گیربکس توسط چرخ دنده‌ها انجام می‌گیرد. چرخ دنده‌ها از یک طرف به شفت سرعت پایین و از طرف دیگر به شفت سرعت بالا متصل هستند. و افزایش سرعت چرخش از ۳۰ تا ۶۰ rpm به سرعتی حدود ۱۲۰۰ تا ۱۵۰۰ rpm را ایجاد می‌کنند. این افزایش سرعت برای تولید برق توسط ژنراتور لازم است. هزینه ساخت گیربکس‌ها بالا بوده و همچنین سنگین هستند.
معمولاً دو نوع گیربکس در توربین‌های بادی استفاده می‌شوند: گیربکس‌های با شفت‌های موازی و گیربکس‌های سیاره‌ای.
ژنراتور (Generator)
وظیفه تولید برق متناوب را دارد و بیشتر از نوع ژنراتورهای القایی می‌باشد. ژنراتور در حقیقت برای تبدیل انرژی مکانیکی باد به انرژی برق (الکتریکی) است. ژنراتورهای بکار گرفته در این سیستم، ژنراتورهای آسنکرون و سنکرون می‌باشند.
شفت با سرعت بالا(High-speed shaft)
وظیفه به حرکت درآوردن ژنراتور را دارد.
شفت با سرعت پایین (Low-speed shaft)
رتور حول محور این شفت می چرخد، سرعت چرخش آن ۳۰ تا ۶۰ دور در دقیقه می‌باشد.
روتور(Rotor)
مجموعه دواری که پره‌ها به آن متصل هستند و شامل تیغه (پره)، یاتاقان‌ها، هاب، دماغه است را روتور می گویند. در توربین بادی با محور افقی (HAWT)، روتور عمود بر جهت باد می‌چرخد. در صورتی که در توربین‌های عمود محور (VAWT)، روتور هم جهت با وزش باد چرخش می‌کند. از جعبه دنده‌ی سیاره‌ای برای گردش توربین‌های بادی مدرن استفاده می‌گردد.
درایو انحراف (Yaw drive)
توربین‌های بادی افقی باید در جهت مستقیم باد قرار گیرند. سیستم این درایو جهت قرار گرفتن مناسب روتور و دوران در جهت مناسب و بهینه طراحی شده است. همانند گل آفتابگردان نسبت به باد عمل می‌کند.
موتور انحراف (Yaw motor)
این موتور وظیفه به حرکت درآوردن درایو انحراف را برعهده دارد. سیستم ترکیبی الکتریکی مکانیکی است. هدایت این موتور توسط واحد کنترل انجام می‌گیرد.
سنسورهای اندازه گیری
دو سنسور سرعت سنج و جهت نما را شامل می‌شود. که اطلاعات به‌دست آمده از این سنسورها به بخش کنترل منتقل شده و نحوه و جهت چرخش توربین را تعیین می‌کنند.
باد یک منبع انرژی پاک محسوب می‌شود که هزینه تولید برق به وسیله آن کمتر از تولید برق با سوخت‌های فسیلی می‌باشد.
جهت باد (Wind direction)
توربین‌هایی که دارای این فناوری هستند می‌توانند در خلاف جهت باد نیز کار کنند. توربین‌های معمولی فقط جهت وزش باد به پره‌های آن باید از روبرو باشد.
باد سنج (Anemometer)
سرعت باد توسط این وسیله اندازه گرفته شده و به کنترل کننده‌ها منتقل می‌شود.
باد نما (Wind vane)
توسط این وسیله جهت وزش باد تعیین می‌گردد تا توربین نسبت به باد در وضعیت مناسب قرار بگیرد.
- در توربین‌های بادی سایز کوچک به جای موتور انحراف (Yaw motor) از بالچه استفاده می‌کنند. این بالچه، توسط جریان باد خود به خود توربین را درراستای مناسب قرار می‌دهد.
- کنترل چرخش عمودی پره‌ها (Pitch Control) در توربین‌های پیشرفته برای جلوگیری از دوران روتور در بادهای شدید، پره‌ها حول محور عمودی خود می‌چرخند تا حداقل نیروی ممکن را از باد دریافت کنند.
سیستم هیدرولیک
سیستم هیدرولیک به مجموعه جک و یونیت هیدرولیکی و اتصالات جانبی آنها اطلاق می‌شود