توربین‌های بادی مرتفع

نوع مقاله : علمی ترویجی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، سازمان آب و برق خوزستان، معاونت طرح و توسعة سد و نیروگاه

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان

3 کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اهواز

چکیده

امروزه منابع انرژی پاک، همچون باد، به‌لحاظ مسائل زیست محیطی، بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. بهره‌مندی از انرژی باد، باوجود فواید بسیار، مشکلاتی چون متغیربودن، وابستگی به مکان و چگالی کم انرژی را نیز به‌دنبال دارد. جهت حل مشکلات مربوط به مکان مناسب و چگالی انرژی روش‌های تازه‌ای ارائه شده است. یکی از راه‌کارهای ارائه‌شده استفاده از انرژی باد در ارتفاعات بالای جو است. در ارتفاعات بالای جو، به‌دلیل پایین‌تر بودن لزجت هوا و نیز عدم تأثیر از درگ و اصطکاک سطح زمین، جریان باد شدیدتر می‌شود و با افزایش ارتفاع انرژی به‌دست‌آمده نیز افزایش می‌یابد. مطالعات جهانی پتانسیل‌سنجی انرژی باد در ارتفاعات بالا نشان می‌دهد که در ارتفاع 500 تا 12000 متر انرژی الکتریستة به‌دست‌آمده یکصد برابر نیاز جهانی است. از همین‌رو، امروزه دانشمندان توربین‌های بادی مرتفع متنوعی را طراحی کرده‌اند. این توربین‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند: دستة نخست مشابه بادبادکی است که انرژی مکانیکی باد را به زمین منتقل می‌کند و روی زمین به‌وسیلة ژنراتور، برق تولید می‌شود. دستة دوم، براساس جانمایی توربین در ارتفاعات و تولید انرژی بر فراز سطح زمین استوار است؛ انرژی تولیدشده نیز با کابل‌هایی خاص به سطح زمین منتقل می‌شود. در این مقاله، نتایج حاصل از تحقیقات انجام‌شده دربارة هر دو نوع توربین‌ پیشنهادی و نحوة عملکرد آنها ارائه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


[1] Kites Flying in High-altitude Winds Could Provide Clean Electricity, http://phys.org/news165082424.html (accessed Jul 5, 2013)
[2] L.Archer, Cristina, and Ken Caldeira. “Global Assessment of High Altitude Wind Turbine.” Energies Journal 2(2009), pp. 307-19.
[3] Exploring Wind Energy Student Guide, www.need.org (accessed July 25, 2007).
[4] Wikipedia encyclopedia, “Jet streams”, http://en.wikipedia.org/wiki/Jet_stream (accessed July 7, 2013).
[5] High-altitude winds: The greatest source of concentrated energy on Earth, http://news.stanford.edu/news/2009/june24/high-altitude-winds-062309.html (accessed June 23, 2009).
[6] High-Flying Researchers Target Jet Stream Wind Energy, http://www.businessgreen.com/bg/news/1800976/high-flying-researchers-target-jet-stream-wind-energy (accessed June 18, 2009).
[7] Principles of Flying-Understanding Jet Streams, http:/bit.ly/6E4fbW (accessed January 26, 2010).
[8] Wind-Generated Renewable Energy the Sky’s the Limit, http://heatusa.com/blog/category/renewable-energy (accessed June 17, 2009).
[9] High Altitude Wind power, http://www.energykitesystems.net NASA High Altitude Wind Power Dave North.pdf
[10] Canale, Massimo, Lorenzo Fagiano, and Mario Milanese. “Power Kites for Wind Energy Generation, Fast Predictive Control of Tethered Airfoils.” IEEE Control Systems Magazine (2007), pp.25-38.
[11] W. Roberts, Bryan, David H.Shepard, M. Elizabeth Cannon, and David G.Eccles. “Harnessing High Altitude Wind Power.” http://www.aweconsortium.org/public/downloads/resources/roberts_et_al.pdf‎ (accessed July 17, 2007).
[12] Flying Wind Turbines, http://inhabitat.com/flying-wind-turbines (accessed July 17, 2007).
[13] High Altitude Wind Power, http://newenergydirection.com/blog/2009/06/high-altitude-wind-power/ (accessed June 20, 2009).
[14] Windmills in the Sky, http://www.popsci.com/scitech/article (accessed November 21, 2005).
[15] Krenciszek J., Akindeinde S.O., Braun H., Clement M., and Okyere E. “Mathematical Modeling of the Pumping Kite Wind Generator: Optimization of the Power Output.” Tempere University of Technology, 2008.
[16] Bolonkin Alexander. “Utilization of Wind Energy at High Altitude.” AIAA Journal 3, 2008.
[17] Fagiano L. “Kitves Project, Controlled Airfoils for Vessel on-Board Energy Production.” Katholieke Universiteit Leuven, 2008.
[18] Ockels W.J, Podgates A.R., "Flight Control of the High Altitude Wind Power System", Paper presented at the 7th Conference on Sustainable Applications for tropical Island States, USA, June 3-6, 2007.
[19] Canale Massimo, Lorenzo Fagiano, and Mario Milanese. ”High Altitude Wind Energy Generation Using Controlled Power Kites.” IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2010.
[20] Flying windmills could harness the jet stream,http://www.newscientist.com/article/dn12355-flying-windmills-could-harness-the-jet-stream.html(accessed July 7, 2013).
[21] Fagiano Lorenzo,” High Altitude Wind Energy Generation.” University of Colorado, 2011.
[22] Fagiano, L., Milane M., and Piga D. “High-Altitude Wind Power Generation for Renewable Energy Cheaper than Oil.” Dipartimento di Automatica e Informatica, Politecnico di Torino, Torino, Italy, 2009.
[23] Fagiano, L. “Control of Tethered Airfoils for High Altitude Wind Energy Generation.” PhD diss., Politacnico DI Torino, 2009.
[24] Fagiano L., Milanese M., Piga D.” Optimization of High Altitude Wind Energy Generators.” Paper presented at the Airborne Wind Energy Conference, USA, September 29, 2010.
[25] Lansdorp Bas, and Paul Williams.” The Ladder mill- Innovative Wind Energy from High Altitudes in Holland and Australia.” Windpower 06, Adelaide, Australia (2006).
[26] Lansdorp Bas, and Ockels W.J. “Comparison of Concept for High Altitude Wind Energy Generation with ground Based Generator", Paper presented at the 2nd China International Renewable Energy Equipment & Technology Exhibition and Conference, Beijing, 2005.
[27] High-altitude flying wind generators can solve the energy crisis, http://www.ecofriend.com/high-altitude-flying-wind-generators-can-solve-the-energy-crisis.html (accessed July 18, 2007).
[28] Mars Floating Wind Turbine, http://www.mechanicalengineeringblog.com/tag/mars-floating-wind-turbine (accessed April 13, 2013).