توربینهای بادی را میتوان به دو نوع با توجه به چرخش توربین تقسیمبندی کرد. توربینهای بادی که حول محور افقی میچرخند رایجتر است. درحالیکه محورهای عمودی کمتر استفاده میشوند. (ساونیوس و داریوس رایجترین مدلها هستند.)
توربینهای بادی محور افقی (HAWT)
توربینهای بادی محور افقی، که بهاختصار HAWT نامیده میشوند، رایجترین توربینهایی هستند که معمولاً در ذهن ما نیز تصور میشوند. در توربینهای کوچک یک پره بادی ساده که بهصورت مربعی با روتور (پرهها) قرارگرفتهاند. در توربینهای بزرگ، معمولاً از یک سنسور باد کوبل با موتور servo برای چرخاندن توربین با باد استفاده میکنند. بیشتر توربینهای باد بزرگ یک جعبهدنده دارند که دوران آهسته روتور را به دوران سریعتر تغییر میدهد که بیشتر برای ژنراتور الکتریکی مناسب است.
به دلیل اینکه معمولاً برجها باعث اغتشاش جریان در پشت خود میشوند، توربین معمولاً خلاف جهت باد نسبت به برج قرارگرفته است. پرههای توربین باد برای جلوگیری از رفتن به سمت برج توسط بادهای قوی، محکم هستند. بعلاوه، پرهها با فاصله قابلتوجهی نسبت به برج قرارگرفتهاند.
ماشینهای در جهت باد نیز ساختهشدهاند، باوجود داشتن اغتشاش، این توربینهای باد نیاز به داشتن مکانیسم اضافهای برای نگهداشتن در راستای باد ندارند. بعلاوه، در بادهای قوی، پرهها میتوانند خم شوند و در نتیجه مساحت جاروب و مقاومتشان کاهش پیدا میکند. به دلیل اینکه اغتشاش باعث شکست خستگی میشود و اطمینان بسیار مهم است، بیشتر توربینهای محور افقی، مخالف جریان باد ساخته میشوند.
مزایای توربینهای بادی محور افقی
- برج بلند این توربینهای بادی اجازه دسترسی به بادهای قوییتر در مکانهای با باد برشی میدهد. در برخی از این مکانها، به ازای هر 10 متر ارتفاع برج، سرعت باد 20% و توان خروجی 34% افزایش پیدا میکند.
- راندمان بالا به دلیل اینکه پرهها نسبت به باد عمود هستند.
معایب توربینهای بادی محور افقی
- نیاز به ساختار برج بزرگی برای پشتیبانی از پرههای سنگین، جعبهدنده و ژنراتور است.
- اجزای توربین باد افقی میبایست تا محل موردنظر بالا برده شوند.
- به دلیل ارتفاع زیاد، از مناطق بسیاری قابلرؤیت هستند و ظاهر زشتی ایجاد میکنند.
- مدلهای موافق با جریان باد دچار شکست و خستگی میشوند.
- نیاز به مکانیسم انحراف برای چرخاندن پرهها دارند.
- نیاز به ترمز یا دستگاه انحراف دارند که در موافق بادهای بسیار قوی، پرهها نچرخند تا توربین صدمه نبیند.
توربین های بادی محور عمودی (VAWT)
توربینهای بادی محور عمودی، VAWT، دارای روتور اصلی بهصورت عمودی هستند. مهمترین مزیت این آرایش، عدم نیاز به جهتگیری توربین در راستای باد است. این توربینها مناسب برای مکانهایی با بادهای متغیر یا مغشوش هستند.
در توربین های بادی محور عمودی، اجزا مانند ژنراتور میتوانند در نزدیکی زمین قرار گیرند، بنابراین برج نیاز به مراقبت از آن ندارد و تعمیرات و نگهداری آسانتر است. مهمترین ایراد این توربینها، ایجاد دراگ است.
چون این توربینهای بادی میبایست نزدیکتر به سطح زمین نصب شوند و در ارتفاع کم، سرعت باد کمتر است، انرژی کمتری از سایز مشخص توربین تولید میشود. جریان هوا نزدیک زمین و دیگر اشیا میتواند جریان مغشوش ایجاد کند که باعث پیامدهای لرزش، شامل سروصدا و خستگی یاتاقان میشود و در نتیجه نگهداری ممکن است افزایش یابد و عمر کاری کم شود.
دو نوع اصلی این توربینها، توربینهای بادی ساونیوس و توربین های بادی داریوس هستند.
مزایای توربینهایبادی محور عمودی
- عدم نیاز به مکانیسم انحراف
- میتوان نزدیکتر به سطح زمین نصب شود.
- سرعتهای شروع کمتری نسبت به توربینهای بادی محور افقی دارند.
- در جاهایی که ساخت ساختمانهای بلند ممنوع است، ممکن است استفاده شوند.
معایب توربینهایبادی محور عمودی
- راندمان کمتری نسبت به توربینهای بادی محور افقی به دلیل داشتن دراگ دارند.
- داشتن روتور در نزدیکی زمین که سرعت باد کم است.