انرژی باد به یکی از امکان پذیرترین منابع انرژی پاک روی زمین تبدیل شده است.برای سال های متمادی، بیشتر برق ما از زغال سنگ، نفت و سایر سوخت های فسیلی تامین می شد.اما ایجاد انرژی از این منابع آسیب های جدی به محیط زیست ما وارد می کند و هوا، زمین و آب را آلوده می کند.این شناخت باعث شده تا بسیاری از مردم به انرژی سبز به عنوان یک راه حل روی بیاورند.بنابراین، انرژی های تجدیدپذیر به دلایل زیادی از اهمیت زیادی برخوردار است، از جمله:
-تاثیر زیست محیطی مثبت
- مشاغل و سایر مزایای اقتصادی
-بهبود بهداشت عمومی
- منبع انرژی گسترده و تمام نشدنی
-سیستم انرژی قابل اعتمادتر و انعطاف پذیرتر
در سال 1831، مایکل فارادی اولین ژنراتور الکترومغناطیسی را ایجاد کرد.او کشف کرد که وقتی رسانا در یک میدان مغناطیسی حرکت می کند، می توان جریان الکتریکی در آن ایجاد کرد.نزدیک به 200 سال بعد، آهنرباها و میدان های مغناطیسی همچنان نقش مهمی در تولید برق مدرن دارند.مهندسان به ساختن بر اساس اختراعات فارادی با طرح های جدید برای حل مشکلات قرن بیست و یکم ادامه می دهند.
توربین های بادی که به عنوان یک ماشین بسیار پیچیده در نظر گرفته می شوند، در حال افزایش محبوبیت در بخش انرژی های تجدیدپذیر هستند.علاوه بر این، هر قسمت از توربین نقش مهمی در نحوه عملکرد و جذب انرژی باد دارد.در ساده‌ترین شکل، نحوه عملکرد توربین‌های بادی به این صورت است:
-وزش باد شدید تیغه ها را می چرخاند
-پره های فن به یک کانال اصلی در مرکز متصل می شوند
- ژنراتور متصل به آن شفت آن حرکت را به برق تبدیل می کند
آهنرباهای دائمی نقش مهمی در برخی از بزرگترین توربین های بادی جهان دارند.آهنرباهای خاکی کمیاب، مانند آهنرباهای قدرتمند نئودیمیم-آهن-بور، در برخی از طراحی های توربین بادی برای کاهش هزینه ها، بهبود قابلیت اطمینان و کاهش نیاز به تعمیر و نگهداری گران قیمت و مداوم استفاده شده است.علاوه بر این، توسعه فناوری‌های جدید و نوآورانه در سال‌های اخیر مهندسان را برانگیخته است تا از سیستم‌های ژنراتور آهنربای دائم (PMG) در توربین‌های بادی استفاده کنند.بنابراین، این امر نیاز به گیربکس را از بین برده است و ثابت می کند که سیستم های آهنربای دائم مقرون به صرفه تر، قابل اعتمادتر و کم تعمیر و نگهداری هستند.به جای نیاز به الکتریسیته برای انتشار میدان مغناطیسی، از آهنرباهای نئودیمیوم بزرگ برای تولید خود استفاده می شود.علاوه بر این، این امر نیاز به قطعات مورد استفاده در ژنراتورهای قبلی را از بین برده و در عین حال سرعت باد مورد نیاز برای تولید انرژی را کاهش داده است.
ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم یک نوع جایگزین از ژنراتور توربین بادی است.برخلاف ژنراتورهای القایی، این ژنراتورها از میدان مغناطیسی آهنرباهای خاکی کمیاب به جای آهنرباهای الکتریکی استفاده می کنند.آنها برای ایجاد میدان مغناطیسی به حلقه های لغزنده یا منبع تغذیه خارجی نیاز ندارند.آنها را می توان در سرعت های پایین تر کار کرد، که به آنها اجازه می دهد تا مستقیماً توسط شفت توربین تغذیه شوند و بنابراین نیازی به گیربکس ندارند.این باعث کاهش وزن ناسل توربین بادی می شود و به این معنی است که برج ها را می توان با هزینه کمتری تولید کرد.حذف گیربکس منجر به بهبود قابلیت اطمینان، کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری و بهبود کارایی می شود.توانایی آهنرباها به طراحان برای حذف جعبه دنده‌های مکانیکی از توربین‌های بادی، نشان‌دهنده این است که چگونه آهنرباها می‌توانند به صورت خلاقانه در حل مشکلات عملیاتی و اقتصادی در توربین‌های بادی مدرن استفاده شوند.
صنعت توربین های بادی آهنرباهای خاکی کمیاب را به سه دلیل اصلی ترجیح می دهد:
- ژنراتورهای آهنربای دائمی برای شروع میدان مغناطیسی نیازی به منبع تغذیه خارجی ندارند
- خود تحریکی همچنین به این معنی است که یک بانک باتری یا خازن برای عملکردهای دیگر می تواند کوچکتر باشد.
-طراحی تلفات الکتریکی را کاهش می دهد
علاوه بر این، به دلیل ارائه ژنراتورهای آهنربای دائمی با چگالی بالا، برخی از وزن های مرتبط با سیم پیچ های مسی همراه با مشکلات خراب شدن عایق و اتصال کوتاه حذف می شوند.
انرژی بادی یکی از سریع‌ترین منابع انرژی در حال رشد در بخش خدمات امروزی است.
مزایای عظیم استفاده از آهنربا در توربین‌های بادی برای تولید منبع انرژی بادی پاک‌تر، ایمن‌تر، کارآمدتر و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر، پیامدهای مثبت عظیمی برای سیاره، جمعیت و نحوه زندگی و کار ما دارد.
باد یک منبع سوخت پاک و تجدید پذیر است که می تواند در تولید نیروی الکتریکی استفاده شود.توربین‌های بادی را می‌توان همراه با سایر منابع انرژی تجدیدپذیر برای کمک به کشورها و کشورها در دستیابی به استانداردهای مجموعه انرژی‌های تجدیدپذیر و اهداف انتشار گازهای گلخانه‌ای برای کاهش سرعت تغییرات آب و هوایی استفاده کرد.توربین‌های بادی دی اکسید کربن یا دیگر گازهای گلخانه‌ای مضر منتشر نمی‌کنند که باعث می‌شود انرژی بادی برای محیط زیست بهتر از منابع مبتنی بر سوخت فسیلی باشد.
علاوه بر کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، انرژی باد مزایای بیشتری نسبت به منابع تولید برق سنتی دارد.نیروگاه های هسته ای، زغال سنگ و گاز طبیعی از مقدار شگفت انگیزی آب در تولید برق استفاده می کنند.در این نوع نیروگاه ها از آب برای ایجاد بخار، کنترل انتشار گازهای گلخانه ای و یا برای مقاصد خنک کننده استفاده می شود.بخش اعظم این آب در نهایت به صورت چگالش وارد جو می شود.برعکس، توربین های بادی برای تولید برق نیازی به آب ندارند.بنابراین ارزش مزارع بادی در مناطق خشک که دسترسی به آب محدود است به طور تصاعدی افزایش می یابد.
شاید یک مزیت آشکار اما قابل توجه نیروی باد این باشد که منبع سوخت اساسا رایگان است و منبع آن محلی است.در مقابل، هزینه‌های سوخت سوخت‌های فسیلی می‌تواند یکی از بزرگترین هزینه‌های عملیاتی برای یک نیروگاه باشد و ممکن است نیاز باشد از تامین‌کنندگان خارجی تامین شود که می‌تواند وابستگی به زنجیره‌های تامین قطعی ایجاد کند و می‌تواند تحت تاثیر درگیری‌های ژئوپلیتیکی قرار گیرد.این بدان معناست که انرژی باد می تواند به کشورها کمک کند تا از انرژی بیشتر مستقل شوند و خطر نوسانات قیمت سوخت های فسیلی را کاهش دهند.
برخلاف منابع سوخت محدود مانند زغال سنگ یا گاز طبیعی، باد یک منبع انرژی پایدار است که برای تولید برق نیازی به سوخت های فسیلی ندارد.باد در اثر اختلاف دما و فشار در اتمسفر ایجاد می شود و نتیجه گرمایش سطح زمین توسط خورشید است.به عنوان منبع سوخت، باد منبع بی نهایت انرژی را فراهم می کند و تا زمانی که خورشید به تابش ادامه می دهد، باد به وزش ادامه خواهد داد.
