توربین بادی

این مقاله در مورد ژنراتورهای برق بادی است.

مزرعه بادی Thorntonbank، با استفاده از توربین های 5 مگاواتی REpower 5M در دریای شمال در سواحل بلژیک.

توربین بادی وسیله ای است که انرژی جنبشی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. صدها هزار توربین بزرگ، در تاسیساتی که به عنوان مزارع بادی شناخته می شوند، اکنون بیش از 650 گیگاوات برق تولید می کنند که هر سال 60 گیگاوات به آن اضافه می شود.توربین‌های بادی منبع مهمی از انرژی‌های تجدیدپذیر متناوب هستند و در بسیاری از کشورها برای کاهش هزینه‌های انرژی و کاهش اتکا به سوخت‌های فسیلی استفاده می‌شوند. یک مطالعه ادعا کرد که تا سال 2009، باد دارای "کمترین انتشار نسبی گازهای گلخانه ای، کمترین تقاضای مصرف آب و مطلوب ترین اثرات اجتماعی" در مقایسه با منابع انرژی فتوولتائیک، آبی، زمین گرمایی، زغال سنگ و گاز بوده است .

توربین‌های بادی کوچک‌تر برای کاربردهایی مانند شارژ باتری برای نیروی کمکی قایق‌ها یا کاروان‌ها و برای تامین برق علائم هشدار ترافیک استفاده می‌شوند. توربین‌های بزرگ‌تر می‌توانند به منبع برق خانگی کمک کنند و در عین حال نیروی بلااستفاده را از طریق شبکه برق به تامین‌کننده برق بفروشند.

توربین های بادی در طیف وسیعی از اندازه ها با محورهای افقی یا عمودی تولید می شوند.

تاریخچه :

توربین بادی مولد الکتریسیته جیمز بلیت که در سال 1891 عکس گرفته شده است

توربین های بادی نشتیفان در سیستان، ایران.

چرخ بادگیر قهرمان اسکندریه (10 پس از میلاد - 70 پس از میلاد) یکی از اولین نمونه‌های ثبت شده از نیروی باد یک ماشین را نشان می‌دهد. با این حال، اولین توربین های بادی عملی شناخته شده در  استان سیستان ایران ، درقرن هفتم میلادی ساخته شده بود . این آسیاب‌های بادی محور عمودی بودند که دارای محورهای محرک عمودی بلند با تیغه‌های مستطیلی بودند. این آسیاب‌های بادی که از شش تا دوازده بادبان پوشیده شده از نی یا پارچه‌ای ساخته شده‌اند، برای آسیاب غلات یا برداشت آب مورد استفاده قرار می‌گیرند و در صنعت آسیاب و نیشکر مورد استفاده قرار می‌گرفته اند .

نیروی باد اولین بار در قرون وسطی در اروپا ظاهر شد. اولین سوابق تاریخی استفاده از آنها در انگلستان مربوط به قرن 11  و12 میلادی  است. گزارش هایی وجود دارد که جنگجویان صلیبی آلمانی مهارت های خود را در آسیاب بادی در حدود سال 1190 به سوریه بردند. در قرن چهاردهم، آسیاب‌های بادی هلندی برای تخلیه مناطق دلتای راین مورد استفاده قرار می‌گرفتند. توربین‌های بادی پیشرفته توسط مخترع کروات فائوستو ورانزیو در کتاب خود "Machinae Novae" (1595) توصیف شد، او توربین‌های بادی محور عمودی را با پره‌های منحنی یا V شکل توصیف کرده است .

اولین توربین بادی تولید برق ، یک ماشین شارژ باتری بود که در ژوئیه 1887 توسط آکادمیک اسکاتلندی جیمز بلیت برای روشنایی خانه تعطیلات خود در Marykirk، اسکاتلند نصب شده بود . چند ماه بعد، مخترع آمریکایی چارلز اف. براش توانست اولین توربین بادی با کارکرد خودکار را پس از مشورت با اساتید دانشگاه محلی و همکارانش جاکوب اس. گیبز و برینسلی کولبرد بسازد و با موفقیت طرح‌های تولید برق را مورد بررسی قرار داد. اگرچه توربین بلیت در بریتانیا غیراقتصادی در نظر گرفته می‌شد،  تولید برق توسط توربین‌های بادی در کشورهایی با جمعیت بسیار پراکنده مقرون به صرفه‌تر بود.

اولین توربین بادی با کارکرد خودکار، در سال 1887 توسط چارلز اف. براش در کلیولند ساخته شد. 60 فوت (18 متر) ارتفاع، 4 تن (3.6 تن متریک) وزن و یک ژنراتور 12 کیلوواتی را بکار می انداخت .

در دانمارک تا سال 1900، حدود 2500 آسیاب بادی برای بارهای مکانیکی مانند پمپ ها و آسیاب ها وجود داشت که در مجموع اوج قدرت تخمینی حدود 30 مگاوات (MW) را تولید می کردند. بزرگترین ماشین ها روی برج های 24 متری (79 فوت) با روتورهای چهار پره به قطر 23 متر (75 فوت) بودند. تا سال 1908، 72 ژنراتور الکتریکی بادی در ایالات متحده از 5 کیلووات تا 25 کیلووات کار می کردند. در حوالی زمان جنگ جهانی اول، سازندگان آسیاب بادی آمریکایی هر سال 100000 آسیاب بادی مزرعه تولید می کردند که بیشتر برای پمپاژ آب بود.

در دهه 1930، ژنراتورهای بادی برای برق در مزارع رایج بود، عمدتاً در ایالات متحده که هنوز سیستم های توزیع نصب نشده بودند.

یک  ژنراتورهای بادی با محور افقی مدرن در سال 1931 در یالتا، اتحاد جماهیر شوروی بکار گرفته شده بود. گزارش شده است که ضریب ظرفیت سالانه آن 32 درصد است که تفاوت چندانی با ماشین های بادی فعلی ندارد.( ضریب ظرفیت خالص، نسبت بدون واحد خروجی انرژی الکتریکی واقعی در یک دوره زمانی معین به حداکثر انرژی الکتریکی خروجی نظری در آن دوره است.

در پاییز 1941، اولین توربین بادی کلاس مگاوات با یک شبکه برق شهری در ورمونت سنکرون شد. توربین بادی اسمیت-پاتنام فقط 1100 ساعت کار کرد تا اینکه دچار یک خرابی جدی شد. این واحد به دلیل کمبود مواد در طول جنگ تعمیر نشد.

اولین توربین بادی متصل به شبکه برق که در بریتانیا کار می کند توسط جان براون و شرکت در سال 1951 در جزایر اورکنی ساخته شد.

علی‌رغم این پیشرفت‌های متنوع، پیشرفت‌ها در سیستم‌های سوخت فسیلی تقریباً به طور کامل هرگونه سیستم توربین بادی بزرگ‌تر از اندازه سوپرمیکرو را حذف کرد. با این حال، در اوایل دهه 1970، اعتراضات ضد هسته‌ای در دانمارک، مکانیک‌های صنعتگر را به توسعه میکروتوربین‌های 22 کیلوواتی تشویق کرد. سازماندهی مالکان به صورت انجمن‌ها و تعاونی‌ها منجر به لابی‌گری دولت و شرکت‌های آب و برق و ایجاد مشوق‌هایی برای توربین‌های بزرگتر در دهه 1980 و بعد از آن شد. فعالان محلی در آلمان، تولیدکنندگان توربین نوپا در اسپانیا، و سرمایه گذاران بزرگ در ایالات متحده در اوایل دهه 1990 سپس برای سیاست هایی که صنعت را در آن کشورها تحریک می کرد، لابی کردند.

استدلال شده است که گسترش استفاده از نیروی باد منجر به افزایش رقابت ژئوپلیتیکی بر سر مواد حیاتی برای توربین‌های بادی مانند عناصر خاکی کمیاب نئودیمیم، پرازئودیمیم و دیسپروزیم می‌شود. با این حال، این دیدگاه به دلیل ناتوانی در تشخیص اینکه اکثر توربین های بادی از آهنرباهای دائمی استفاده نمی کنند و به دلیل دست کم گرفتن قدرت انگیزه های اقتصادی برای تولید گسترده این مواد معدنی مورد انتقاد قرار گرفته است.

منابع انرژی بادی :

چگالی توان باد (WPD) یک اندازه گیری کمی از انرژی باد موجود در هر مکان است. این میانگین توان سالانه موجود در هر متر مربع از سطح جارو شده یک توربین است و برای ارتفاعات مختلف از سطح زمین محاسبه می شود. محاسبه چگالی نیروی باد شامل تأثیر سرعت باد و چگالی هوا می شود.

توربین‌های بادی بر اساس سرعت باد که برای آن طراحی شده‌اند، از کلاس I تا کلاس III طبقه‌بندی می‌شوند، همراه با A تا C که به شدت تلاطم باد اشاره دارد.

بهره وری

حفظ جرم مستلزم آن است که مقدار هوای ورودی و خروجی از یک توربین باید برابر باشد. بر این اساس، قانون بتز حداکثر استخراج توان باد توسط یک توربین بادی را 16⁄27 (59.3%) از سرعتی که انرژی جنبشی هوا به توربین می رسد، می دهد.

بنابراین حداکثر توان خروجی نظری یک ماشین بادی 16⁄27 برابر سرعتی است که انرژی جنبشی هوا به ناحیه دیسک موثر ماشین می رسد. اگر مساحت موثر دیسک A و سرعت باد v باشد، حداکثر توان خروجی نظری P برابر است با:

 که ρ چگالی هوا است.

راندمان باد به روتور (شامل اصطکاک و کشش تیغه روتور) از جمله عوامل موثر بر قیمت نهایی نیروی باد هستند.

 ناکارآمدی های بیشتر، مانند تلفات گیربکس، تلفات ژنراتور و مبدل، توان تولید شده توسط یک توربین بادی را کاهش می دهد. برای محافظت از قطعات در برابر سایش بی‌رویه، توان استخراج‌شده بالاتر از سرعت عملیاتی نامی ثابت نگه داشته می‌شود، زیرا قدرت تئوری در مکعب سرعت باد افزایش می‌یابد و کارایی نظری را بیشتر کاهش می‌دهد. در سال 2001، توربین های تجاری متصل به تاسیسات تجاری، 75% تا 80% از حد مجاز Betz قدرت قابل استخراج از باد را با سرعت عملیاتی نامی تحویل دادند.

راندمان می تواند با گذشت زمان اندکی کاهش یابد، یکی از دلایل اصلی گرد و غبار و لاشه حشرات روی تیغه ها است که مشخصات آیرودینامیکی را تغییر می دهد و اساساً نسبت بالابر به کشش ایرفویل را کاهش می دهد. تجزیه و تحلیل 3128 توربین بادی قدیمی تر از 10 سال در دانمارک نشان داد که نیمی از توربین ها کاهشی نداشته اند، در حالی که نیمی دیگر شاهد کاهش تولید 1.2 درصدی در سال بودند.

به طور کلی، شرایط آب و هوایی پایدارتر و ثابت تر (به ویژه سرعت باد) به طور متوسط ​​15٪ راندمان بیشتری نسبت به توربین بادی در شرایط آب و هوایی ناپایدار دارد، بنابراین تا 7٪ سرعت باد را در شرایط پایدار افزایش می دهد. این به دلیل بازیابی سریعتر و حباب جریان بیشتر است که در شرایط پایداری جوی بالاتر رخ می دهد.

مشخص شده است که مواد مختلف اثرات متفاوتی بر کارایی توربین‌های بادی دارند. در یک آزمایش دانشگاه Ege، سه توربین بادی (هر کدام با سه پره با قطر یک متر) با پره‌های ساخته شده از مواد مختلف ساخته شد: شیشه و شیشه / اپوکسی کربن، شیشه / کربن و شیشه / پلی استر. هنگامی که آزمایش شد، نتایج نشان داد که مواد با جرم کلی بالاتر، گشتاور اصطکاک بیشتری دارند و بنابراین ضریب توان کمتری دارند.

سرعت هوا عامل اصلی راندمان توربین است. این دلیل بر اهمیت انتخاب مکان مناسب است. سرعت باد در نزدیکی ساحل به دلیل تفاوت دمایی بین خشکی و اقیانوس، زیاد خواهد بود. گزینه دیگر قرار دادن آن بر روی پشته های کوهستانی است. هرچه توربین بادی بالاتر باشد، سرعت باد به طور متوسط ​​بیشتر خواهد بود. بادشکن همچنین می تواند سرعت باد را در نزدیکی توربین افزایش دهد.

انواع

سه نوع اصلی: VAWT Savonius، HAWT towered. VAWT Darrieus همانطور که در عمل ظاهر می شوند

توربین‌های بادی می‌توانند حول یک محور افقی یا عمودی بچرخند، که اولی هم قدیمی‌تر و هم رایج‌تر است. آنها همچنین می توانند شامل تیغه یا بدون تیغه باشند. طرح‌های عمودی با اندازه خانگی قدرت کمتری تولید می‌کنند و کمتر رایج هستند.

محور افقی

اجزای یک توربین بادی محور افقی (گیربکس، محور روتور و مجموعه ترمز) در حال بلند شدن در موقعیت خود

کاروان پره های توربین که از ادنفیلد انگلستان می گذرد

توربین‌های بادی محور افقی فراساحلی (HAWT) در مزرعه بادی اسکروبی سندز، انگلستان

توربین های بادی محور افقی خشکی در Zhangjiakou، Hebei، چین

توربین‌های بادی با محور افقی سه پره بزرگ (HAWT) با پره‌ها در جهت مخالف برج، اکثریت قریب به اتفاق انرژی بادی در جهان امروز را تولید می‌کنند. این توربین ها دارای شفت روتور اصلی و ژنراتور الکتریکی در بالای برج هستند و باید به سمت باد هدایت شوند. توربین های کوچک با یک بادگیر ساده نشان داده می شوند، در حالی که توربین های بزرگ معمولاً از یک سنسور باد همراه با سیستم انحراف استفاده می کنند. بیشتر آنها یک جعبه دنده دارند که با چرخش آهسته ، تیغه ها را در جهت با چرخش سریع تر حرکت می دهد  که برای به حرکت درآوردن یک ژنراتور الکتریکی مناسب تر است. برخی از توربین ها از نوع متفاوتی از ژنراتور مناسب برای ورودی سرعت چرخش آهسته تر استفاده می کنند. اینها نیازی به گیربکس ندارند و درایو مستقیم نامیده می شوند، به این معنی که روتور را مستقیماً به ژنراتور متصل می کنند و هیچ گیربکسی در بین آنها وجود ندارد. در حالی که ژنراتورهای درایو مستقیم آهنربای دائم به دلیل مواد  کمیاب مورد نیاز می‌توانند گران‌تر باشند، این توربین‌های بدون گیربکس گاهی بر ژنراتورهای گیربکس ترجیح داده می‌شوند، زیرا آنها "افزایش‌دهنده سرعت گیربکس را که مستعد بارگذاری گشتاور خستگی انباشته شده قابل توجه است، با مسائل، و هزینه‌های نگهداری مرتبط حذف می‌کنند.."

One Energy در Findlay، OH یکی از توربین‌های بادی مستقیم آهنربای دائمی خود را مونتاژ می‌کند.

روتور یک توربین بادی بدون دنده در حال تنظیم است. این توربین خاص در آلمان پیش ساخته بود، قبل از اینکه برای مونتاژ به ایالات متحده ارسال شود.

بیشتر توربین های محور افقی روتورهای خود را در جهت مخالف برج نگهدارنده دارند. ماشین‌های بادگیر ساخته شده‌اند، زیرا نیازی به مکانیزم اضافی برای نگه‌داشتن آنها در راستای باد ندارند. در بادهای شدید، می توان به تیغه ها اجازه خم شدن داد، که باعث کاهش سطح جاروب شده و در نتیجه مقاومت آنها در برابر باد می شود. علی‌رغم این مزایا، طرح‌های مخالف باد ترجیح داده می‌شوند، زیرا تغییر در بارگیری از باد هنگام عبور هر پره از پشت برج نگهدارنده می‌تواند باعث آسیب به توربین شود.

توربین های مورد استفاده در مزارع بادی برای تولید تجاری برق معمولاً سه پره هستند. اینها دارای موج گشتاور کم هستند که به قابلیت اطمینان خوب کمک می کند. تیغه ها معمولاً برای دید در طول روز با هواپیما به رنگ سفید هستند و طول آنها بین 20 تا 80 متر (66 تا 262 فوت) است. اندازه و ارتفاع توربین ها سال به سال افزایش می یابد. امروزه توربین‌های بادی فراساحلی تا 8 مگاوات ساخته می‌شوند و طول پره‌های آن تا 80 متر (260 فوت) می‌رسد. طرح هایی با 10 تا 12 مگاوات در سال 2018 در حال آماده سازی بودند،  و یک نمونه اولیه "15 مگاوات +" با سه تیغه 118 متری (387 فوت) قرار است در سال 2022 ساخته شود. توربین های چند مگاواتی معمولی دارای برج های فولادی لوله ای با ارتفاع 70 متر تا 120 متر و در موارد افراطی تا 160 متر هستند.

محور عمودی

یک محور عمودی توربین نوع Savonius پیچ خورده.

توربین های بادی محور عمودی (یا VAWT) شفت روتور اصلی را به صورت عمودی نصب می کنند. یکی از مزایای این آرایش این است که توربین برای موثر بودن نیازی به اشاره به سمت باد ندارد، که این مزیت در مکانی است که جهت باد بسیار متغیر است. همچنین هنگامی که توربین در یک ساختمان ادغام می شود یک مزیت است زیرا ذاتاً هدایت پذیری کمتری دارد. همچنین، ژنراتور و گیربکس را می توان در نزدیکی زمین قرار داد، با استفاده از یک درایو مستقیم از مجموعه روتور به گیربکس زمینی، که دسترسی برای تعمیر و نگهداری را بهبود می بخشد. با این حال، این طرح‌ها انرژی بسیار کمتری را در طول زمان تولید می‌کنند که یک اشکال بزرگ است.

طراحی های توربین عمودی بازده بسیار پایین تری نسبت به طرح های افقی استاندارد دارند. معایب کلیدی عبارتند از: سرعت چرخش نسبتاً پایین همراه با گشتاور بالاتر و در نتیجه هزینه بیشتر درایو، ضریب قدرت ذاتاً پایین تر، چرخش 360 درجه ایروفویل در جریان باد در طول هر چرخه و در نتیجه بارگذاری بسیار دینامیکی. روی تیغه، گشتاور ضربانی ایجاد شده توسط برخی از طراحی‌های روتور در ردیف محرکه، و دشواری مدل‌سازی جریان باد به طور دقیق و در نتیجه چالش‌های تجزیه و تحلیل و طراحی روتور قبل از ساخت یک نمونه اولیه.

هنگامی که یک توربین بر روی پشت بام نصب می شود، ساختمان به طور کلی باد را روی سقف هدایت می کند و این می تواند سرعت باد را در توربین دو برابر کند.

انواع فرعی طراحی محور عمودی عبارتند از:

توربین بادی Darrieus

توربین‌های "Eggbeater"یا توربین‌های Darrieus به نام مخترع فرانسوی، ژرژ داریو نامگذاری شدند. آنها راندمان خوبی دارند، اما امواج گشتاور زیادی و تنش چرخه ای روی برج ایجاد می کنند که به قابلیت اطمینان ضعیف کمک می کند. آنها همچنین معمولاً به منبع تغذیه خارجی یا یک روتور ساوونیوس اضافی برای شروع چرخش نیاز دارند، زیرا گشتاور راه اندازی بسیار کم است. موج گشتاور با استفاده از سه یا چند تیغه کاهش می یابد که منجر به استحکام بیشتر روتور می شود. استحکام با تقسیم مساحت تیغه بر سطح روتور اندازه گیری می شود. توربین‌های جدیدتر از نوع Darrieus توسط سیم‌ها نگه‌داشته نمی‌شوند، اما دارای یک ساختار خارجی هستند که به بلبرینگ بالایی متصل است.

جیرومیل

زیرگروهی از توربین Darrieus با پره های مستقیم، بر خلاف منحنی. نوع سیکلوتوربین دارای گام متغیر برای کاهش ضربان گشتاور است و خود راه اندازی می شود.مزایای گام متغیر عبارتند از: گشتاور شروع بالا. منحنی گشتاور پهن و نسبتاً مسطح؛ ضریب عملکرد بالاتر؛ عملکرد کارآمدتر در بادهای متلاطم؛ و نسبت سرعت تیغه کمتر که تنش های خمشی تیغه را کاهش می دهد. ممکن است از تیغه های مستقیم، V یا منحنی استفاده شود.

توربین بادی ساوونیوس

اینها دستگاه‌های کششی با دو (یا بیشتر) اسکوپ هستند که در بادسنج‌ها، دریچه‌های فلتنر (که معمولاً در سقف اتوبوس‌ها و ون‌ها دیده می‌شود) و در برخی از توربین‌های قدرت با راندمان پایین با قابلیت اطمینان بالا استفاده می‌شوند. اگر حداقل سه پیمانه وجود داشته باشد، آنها همیشه خود راه اندازی می شوند.

Savonius پیچ خورده یک ساوونیوس اصلاح شده است، با اسکوپ های مارپیچ بلند برای ایجاد گشتاور صاف. این اغلب به عنوان یک توربین بادی روی پشت بام استفاده می شود و حتی برای کشتی ها نیز اقتباس شده است.

موازی

توربین موازی شبیه به فن متقاطع یا فن گریز از مرکز است. از اثر زمین استفاده می کند. توربین‌های محور عمودی از این نوع برای سال‌ها مورد آزمایش قرار گرفته‌اند: واحدی با توان تولید 10 کیلووات توسط بروس بریل، پیشگام  بادی در دهه 1980 ساخته شد.

انواع غیر متعارف

طراحی و ساخت

اجزای یک توربین بادی محور افقی

نمای داخل یک برج توربین بادی که کابل‌های تاندون را نشان می‌دهد

طراحی توربین بادی یک تعادل دقیق بین هزینه، خروجی انرژی و عمر خستگی است.

اجزاء

توربین های بادی انرژی باد را برای توزیع به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. توربین های محور افقی معمولی را می توان به سه جزء تقسیم کرد:

·         روتور که تقریباً 20 درصد هزینه توربین بادی است، شامل پره هایی برای تبدیل انرژی باد به انرژی دورانی با سرعت پایین است.

·         ژنراتور، که تقریباً 34 درصد هزینه توربین بادی است، شامل ژنراتور الکتریکی،  کنترل الکترونیک ، و به احتمال زیاد یک جعبه دنده (به عنوان مثال، جعبه دنده سیاره ای)،  درایو با سرعت قابل تنظیم، یا جزء انتقال متغیر پیوسته برای تبدیل چرخش ورودی با سرعت پایین به چرخش با سرعت بالا مناسب برای تولید برق.

·         ساختار اطراف، که تقریباً 15 درصد هزینه توربین بادی است، شامل مکانیسم چرخش برج و روتور است.

ناسل یک توربین بادی

یک توربین بادی 1.5 (MW) از نوعی که اغلب در ایالات متحده دیده می شود دارای برجی به ارتفاع 80 متر (260 فوت) است. مجموعه روتور (پره ها و توپی) 22000 کیلوگرم (48000 پوند) وزن دارد. ناسل که حاوی ژنراتور است 52000 کیلوگرم (115000 پوند) وزن دارد. پایه بتنی برج با استفاده از فولاد تقویت کننده 26000 کیلوگرمی (58000 پوند) ساخته شده و شامل 190 متر مکعب (250 yd) بتن است. قطر پایه 15 متر (50 فوت) و 2.4 متر (8 فوت) ضخامت در نزدیکی مرکز است.

نظارت و مانیتورینگ و تشخیص عیب توربین

به دلیل مشکلات انتقال داده ها، نظارت بر سلامت ساختاری توربین های بادی معمولاً با استفاده از چندین شتاب سنج و کرنش سنج متصل به ناسل برای نظارت بر گیربکس و تجهیزات انجام می شود. در حال حاضر، همبستگی تصویر دیجیتال و استریوفتوگرامتری برای اندازه گیری دینامیک پره های توربین بادی استفاده می شود. این روش ها معمولاً جابجایی و کرنش را برای شناسایی محل عیوب اندازه گیری می کنند. ویژگی‌های دینامیکی توربین‌های بادی غیر دوار با استفاده از همبستگی تصویر دیجیتال و فتوگرامتری اندازه‌گیری شده است.ردیابی نقطه سه بعدی نیز برای اندازه گیری دینامیک چرخش توربین های بادی استفاده شده است.

فن آوری

به طور کلی، راندمان همراه با طول پره های توربین افزایش می یابد. تیغه ها باید سفت، محکم، بادوام، سبک و مقاوم در برابر خستگی باشند. مواد با این خواص شامل کامپوزیت هایی مانند پلی استر و اپوکسی هستند، در حالی که از الیاف شیشه و فیبر کربن برای تقویت استفاده شده است.ساخت و ساز ممکن است شامل چیدمان دستی یا قالب گیری تزریقی باشد. مقاوم سازی توربین های موجود با پره های بزرگتر کار و خطرات طراحی مجدد را کاهش می دهد.

توسعه در اندازه و قدرت توربین های بادی، 1990-2016

تا سال 2021، طولانی ترین تیغه 115.5 متر (379 فوت) بود،  که 15 مگاوات با حداکثر سطح نویز 118 دسی بل (A) تولید می کرد. تیغه ها باید بیش از 100 میلیون چرخه بار در یک دوره 20 تا 25 ساله کار کنند.

مواد تیغه

موادی که معمولا در پره های توربین بادی استفاده می شوند در زیر توضیح داده شده اند.

الیاف شیشه و کربن

سفتی کامپوزیت ها با سفتی الیاف و محتوای حجمی آنها تعیین می شود. به طور معمول، الیاف E-glass به عنوان تقویت کننده اصلی در کامپوزیت ها استفاده می شود. به طور معمول، کامپوزیت‌های شیشه/اپوکسی برای پره‌های توربین بادی تا ۷۵ درصد وزنی شیشه دارند. این باعث افزایش سفتی، کششی و استحکام فشاری می شود. یک ماده کامپوزیت تقویتی فیبر شیشه با ترکیبات اصلاح شده مانند S-glass، R-glass و غیره است.

فیبر کربن نسبت به الیاف شیشه دارای استحکام کششی بیشتر، سفتی بالاتر و چگالی کمتری است. یک نامزد ایده آل برای این ویژگی ها کلاهک اسپار است، یک عنصر ساختاری از تیغه ای که بار کششی بالایی را تجربه می کند. یک تیغه فیبر شیشه ای 100 متری (330 فوت) می تواند تا 50 تن (110000 پوند) وزن داشته باشد، در حالی که استفاده از فیبر کربن در اسپار باعث صرفه جویی 20٪ تا 30٪ وزن، حدود 15 تن (33،000 پوند) می شود. با این حال، از آنجایی که فیبر کربن ده برابر گرانتر است، الیاف شیشه همچنان غالب است.

تقویت کننده های هیبریدی

طرح های هیبریدی به جای تقویت تیغه های توربین بادی از شیشه خالص یا کربن خالص، وزن را با هزینه عوض می کنند. به عنوان مثال، برای یک تیغه 8 متری (26 فوت)، جایگزینی کامل با فیبر کربن 80 درصد وزن را کاهش می دهد اما هزینه ها را تا 150 درصد افزایش می دهد، در حالی که جایگزینی 30 درصدی باعث صرفه جویی 50 درصدی وزن و افزایش هزینه ها تا 90 درصد می شود. . مواد تقویت کننده هیبریدی شامل E-glass/carbon، E-glass/aramid می باشد. طولانی ترین تیغه فعلی LM Wind Power از کامپوزیت های هیبریدی کربن/شیشه ساخته شده است. تحقیقات بیشتری در مورد ترکیب بهینه مواد مورد نیاز است .

پلیمرها و کامپوزیت های نانو مهندسی شده

افزودن مقدار کمی (0.5 درصد وزنی) نانو تقویت کننده (نانولوله های کربنی یا نانورس) در زمینه پلیمری کامپوزیت ها، اندازه الیاف یا لایه های بین لایه ای می تواند مقاومت در برابر خستگی، مقاومت برشی یا فشاری و چقرمگی شکست کامپوزیت ها را 30 تا 80 درصد بهبود بخشد. ٪. تحقیقات همچنین نشان داده است که ترکیب مقادیر کمی از نانولوله های کربنی (CNT) می تواند طول عمر را تا 1500 درصد افزایش دهد.

هزینه ها

تا سال 2019، هزینه سرمایه ای یک توربین بادی حدود 1 میلیون دلار به ازای هر مگاوات ظرفیت بود، اگرچه این رقم بر اساس مکان متفاوت است. از نیم میلیون دلار در آمریکای جنوبی به 1.7 میلیون دلار در آسیا.

برای پره های توربین بادی، در حالی که هزینه مواد برای تیغه های هیبریدی شیشه/فیبر کربن بسیار بالاتر از تیغه های فیبر تمام شیشه است، هزینه نیروی کار می تواند کمتر باشد. استفاده از فیبر کربن طراحی های ساده تری را امکان پذیر می کند که از مواد خام کمتری استفاده می کنند. فرآیند اصلی تولید در ساخت تیغه لایه بندی لایه ها است. تیغه‌های نازک‌تر باعث کاهش تعداد لایه‌ها و در نتیجه کار، و در برخی موارد، معادل هزینه کار برای تیغه‌های الیاف شیشه می‌شود.

مواد تجهیزات غیر تیغه

قطعات توربین بادی به غیر از پره های روتور (شامل توپی روتور، گیربکس، قاب و برج) عمدتاً از فولاد ساخته شده اند. توربین‌های کوچک‌تر (و همچنین توربین‌های Enercon در مقیاس مگاوات) شروع به استفاده از آلیاژ آلومینیوم برای این اجزا کرده‌اند تا توربین‌ها را سبک‌تر و کارآمدتر کنند. اگر بتوان خواص خستگی و قدرت را بهبود بخشید، این روند ممکن است رشد کند. بتن پیش تنیده به طور فزاینده ای برای مصالح برج مورد استفاده قرار می گیرد، اما همچنان به فولاد تقویت کننده زیادی نیاز دارد تا مقاومت مورد نیاز توربین را برآورده کند. علاوه بر این، گیربکس‌های استپ‌آپ به طور فزاینده‌ای با ژنراتورهای سرعت متغیر جایگزین می‌شوند که به مواد مغناطیسی نیاز دارد.به طور خاص، این نیاز به عرضه بیشتری از فلز  کمیاب نئودیمیم دارد.

توربین های مدرن از چند تن مس برای ژنراتورها، کابل ها و غیره استفاده می کنند. از سال 2018، تولید جهانی توربین های بادی از 450000 تن (990 میلیون پوند) مس در سال استفاده می کند.

تامین مواد

کارخانه تولید توربین بادی Nordex در جونزبورو، آرکانزاس، ایالات متحده

مطالعه روند مصرف مواد و الزامات انرژی بادی در اروپا نشان داد که توربین های بزرگتر مصرف بالاتری از فلزات گرانبها دارند اما ورودی مواد کمتری به ازای هر کیلووات تولید شده دارند. مصرف مواد و موجودی فعلی با مواد ورودی برای اندازه‌های مختلف سیستم خشکی مقایسه شد. در تمام کشورهای اتحادیه اروپا، برآوردها برای سال 2020 ارزش مصرف شده در سال 2009 را دو برابر کرد. این کشورها باید منابع خود را برای برآورده کردن تقاضای تخمینی سال 2020 گسترش دهند. به عنوان مثال، اتحادیه اروپا در حال حاضر 3 درصد از عرضه جهانی فلورسپات را در اختیار دارد و به 14 درصد نیاز دارد. تا سال 2020. در سطح جهانی، کشورهای اصلی صادرکننده آفریقای جنوبی، مکزیک و چین هستند. این مشابه با سایر مواد حیاتی و ارزشمند مورد نیاز برای سیستم های انرژی مانند منیزیم، نقره و ایندیم است. سطوح بازیافت این مواد بسیار پایین است و تمرکز بر آن می تواند عرضه را کاهش دهد. از آنجایی که بیشتر این مواد ارزشمند در سایر فناوری‌های نوظهور نیز استفاده می‌شوند، مانند دیودهای ساطع نور (LED)، فتوولتائیک (PV) و نمایشگرهای کریستال مایع (LCD)، انتظار می‌رود تقاضای آنها افزایش یابد.

مطالعه ای توسط سازمان زمین شناسی ایالات متحده منابع مورد نیاز برای اجرای تعهد ایالات متحده مبنی بر تامین 20 درصد از برق خود از نیروی باد تا سال 2030 را برآورد کرد. این سازمان الزامات توربین های کوچک یا توربین های دریایی را در نظر نگرفت زیرا در سال 2008 زمانی که این مطالعه مورد مطالعه قرار گرفت، این موارد رایج نبود. انجام شده. مواد معمولی مانند چدن، فولاد و بتن در مقایسه با سال 2008 بین 2 تا 3 درصد افزایش خواهند داشت. بین 110000 تا 115000 متریک تن شیشه فیبر در سال مورد نیاز است که افزایش 14 درصدی است. استفاده از فلزات کمیاب در مقایسه با عرضه موجود افزایش چندانی نخواهد داشت، با این حال فلزات کمیاب که برای فناوری‌های دیگر مانند باتری‌ها نیز استفاده می‌شوند که تقاضای جهانی آن را افزایش می‌دهند باید در نظر گرفته شوند. زمین مورد نیاز 50000 کیلومتر مربع در خشکی و 11000 در فراساحل خواهد بود. این امر در ایالات متحده به دلیل مساحت وسیع آن مشکلی ایجاد نمی کند و از همان زمین می توان برای کشاورزی استفاده کرد. چالش بزرگتر تغییرپذیری و انتقال به مناطق با تقاضای بالا خواهد بود.

آهنرباهای دائمی برای ژنراتورهای توربین بادی حاوی فلزات کمیاب مانند نئودیمیم (Nd)، پرازئودیمیم (Pr)، تربیوم (Tb) و دیسپروزیم (Dy) هستند. سیستم هایی که از توربین های محرک مستقیم مغناطیسی استفاده می کنند به مقادیر بیشتری از فلزات کمیاب نیاز دارند. بنابراین افزایش تولید توربین های بادی باعث افزایش تقاضا برای این منابع می شود. تخمین زده می شود تا سال 2035 تقاضا برای Nd بین 4000 تا 18000 تن و برای Dy بین 200 تا 1200 تن افزایش یابد. این مقادیر یک چهارم تا نصف تولید فعلی است. با این حال، این تخمین ها بسیار نامشخص هستند، زیرا فناوری ها به سرعت در حال توسعه هستند.

اتکا به مواد معدنی خاکی کمیاب برای اجزاء، هزینه و قیمت را به خطر انداخته است

توربین های بادی در نمایش عمومی

توربین بادی Nordex N50 و مرکز بازدیدکنندگان Lamma Winds در هنگ کنگ، چین

تعداد کمی از مکانها از ماهیت جلب توجه توربین‌های بادی با قرار دادن آنها در معرض دید عموم، چه با مراکز بازدیدکننده در اطراف پایگاه‌های خود، یا با مشاهده مناطق دورتر، بهره‌برداری کرده‌اند. توربین‌های بادی معمولاً دارای محور افقی، طراحی سه پره هستند و برای تغذیه شبکه‌های الکتریکی نیرو تولید می‌کنند، اما نقش‌های غیرمتعارف نمایش فناوری، روابط عمومی و آموزش را نیز ایفا می‌کنند.

توربین های بادی کوچک

یک توربین بادی با محور عمودی نوع Quietrevolution QR5 Gorlov در بریستول، انگلستان. قطر آن 3 متر و ارتفاع آن 5 متر است و دارای رتبه پلاک 6.5 کیلووات به شبکه است.

توربین‌های بادی کوچک ممکن است برای کاربردهای مختلفی از جمله منازل داخلی یا خارج از شبکه، برج‌های مخابراتی، سکوهای فراساحلی، مدارس و کلینیک‌های روستایی، نظارت از راه دور و سایر اهدافی که نیاز به انرژی دارند، در جایی که شبکه برق وجود ندارد یا در جایی که شبکه ناپایدار وجود دارد، استفاده شود. توربین های بادی کوچک ممکن است به کوچکی یک ژنراتور پنجاه واتی برای استفاده در قایق یا کاروان باشد. واحدهای هیبریدی خورشیدی و بادی به طور فزاینده ای برای علائم راهنمایی و رانندگی استفاده می شوند، به ویژه در مکان های روستایی، زیرا از نیاز به گذاشتن کابل های طولانی از نزدیک ترین نقطه اتصال اصلی جلوگیری می کنند.[70] آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر وزارت انرژی ایالات متحده (NREL) توربین های بادی کوچک را به عنوان توربین های کوچکتر یا مساوی 100 کیلووات تعریف می کند. واحدهای کوچک اغلب دارای ژنراتورهای درایو مستقیم، خروجی جریان مستقیم، تیغه های آئروالاستیک، یاتاقان های مادام العمر هستند و از یک پره برای اشاره به باد استفاده می کنند.

توربین‌های بزرگ‌تر و پرهزینه‌تر معمولاً دارای ردیف گیربکس قدرتی ، خروجی جریان متناوب و فلپ‌ها هستند و به طور فعال به سمت باد هدایت می‌شوند. ژنراتورهای محرک مستقیم و تیغه های آیروالاستیک برای توربین های بادی بزرگ در حال تحقیق هستند.

فاصله بین توربین های بادی

در اکثر مزارع توربین بادی افقی، فاصله ای حدود 6 تا 10 برابر قطر روتور اغلب حفظ می شود. با این حال، برای مزارع بادی بزرگ، فواصل حدود 15 قطر روتور باید مقرون به صرفه تر باشد، با در نظر گرفتن هزینه های معمولی توربین بادی و زمین. این نتیجه توسط تحقیقات انجام شده توسط چارلز منیو از دانشگاه جانز هاپکینز و یوهان مایرز از دانشگاه لوون در بلژیک، بر اساس شبیه‌سازی‌های کامپیوتری که تعاملات دقیق بین توربین‌های بادی و همچنین با کل لایه مرزی اتمسفر متلاطم را در نظر می‌گیرد، به دست آمده است.

تحقیقات اخیر توسط جان دبیری از Caltech نشان می‌دهد که توربین‌های بادی عمودی ممکن است بسیار نزدیک‌تر به هم قرار گیرند تا زمانی که یک الگوی چرخش متناوب ایجاد شود که به پره‌های توربین‌های همسایه اجازه می‌دهد در همان جهت حرکت کنند که به یکدیگر نزدیک می‌شوند.

قابلیت بهره برداری

کارگران پره های توربین بادی را بازرسی می کنند

نگهداری

توربین های بادی برای قابل اعتماد و در دسترس ماندن نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارند. در بهترین حالت توربین ها برای تولید انرژی در 98 درصد مواقع در دسترس هستند. تجمع یخ بر روی پره های توربین نیز به میزان زیادی کارایی توربین های بادی را کاهش می دهد، که یک چالش رایج در آب و هوای سرد است که در آن یخ زدگی درون ابر و حوادث باران یخ زده رخ می دهد.یخ زدایی عمدتاً با گرمایش داخلی یا در برخی موارد توسط هلیکوپترهای بنزینی که آب گرم تمیز روی تیغه ها می پاشند، انجام می شود.

توربین های مدرن معمولاً دارای یک جرثقیل کوچک برای بالا بردن ابزار تعمیر و نگهداری و قطعات جزئی هستند. با این حال، قطعات بزرگ و سنگین مانند ژنراتور، گیربکس، تیغه ها و غیره به ندرت تعویض می شوند و در این موارد به جرثقیل خارجی بالابر سنگین نیاز است. اگر توربین راه دسترسی سختی داشته باشد، جرثقیل کانتینری را می توان توسط جرثقیل داخلی بلند کرد تا بار سنگین تری را انجام دهد.

تقویت مجدد

نصب توربین های بادی جدید می تواند بحث برانگیز باشد. یک جایگزین، تقویت مجدد است، جایی که توربین‌های بادی موجود با توربین‌های بادی بزرگ‌تر و قوی‌تر جایگزین می‌شوند، گاهی اوقات در تعداد کمتری با حفظ یا افزایش ظرفیت.

تخریب و بازیافت

برخی از توربین‌های بادی که از کار افتاده هستند، بازیافت یا تجدید نیرو می‌شوند. 85 درصد از مواد توربین به راحتی قابل استفاده مجدد یا بازیافت هستند، اما پره های ساخته شده از مواد مرکب، پردازش آنها دشوارتر است.

علاقه به تیغه های بازیافت در بازارهای مختلف متفاوت است و به قانون زباله و اقتصاد محلی بستگی دارد. چالشی که در بازیافت تیغه ها وجود دارد مربوط به مواد کامپوزیت است که از فایبرگلاس با الیاف کربن در رزین اپوکسی ساخته شده است که نمی توان آن ها را برای تشکیل کامپوزیت های جدید قالب بندی کرد. بنابراین گزینه ها عبارتند از فرستادن تیغه به محل دفن زباله، استفاده مجدد از تیغه و عناصر مواد مرکب موجود در تیغه، یا تبدیل مواد کامپوزیت به منبع جدیدی از مواد.

زباله های مزرعه بادی نسبت به سایر زباله ها سمی بودن کمتری دارند. طبق گفته انجمن تجارت صنعت باد، انجمن انرژی بادی آمریکا، پره های توربین بادی تنها کسری از ضایعات کلی در ایالات متحده را نشان می دهند. در ایالات متحده، شهر کاسپر، وایومینگ 1000 تیغه غیرقابل بازیافت را در محل دفن زباله خود دفن کرده است که 675000 دلار برای این شهر درآمد دارد.

چندین شرکت آب و برق، شرکت های نوپا و محققان در حال توسعه روش هایی برای استفاده مجدد یا بازیافت تیغه ها هستند. تولید کننده Vestas فناوری را توسعه داده است که می تواند الیاف را از رزین جدا کند و امکان استفاده مجدد را فراهم کند. در آلمان، پره‌های توربین بادی به‌عنوان بخشی از ترکیب سوخت جایگزین برای یک کارخانه سیمان به‌صورت تجاری بازیافت می‌شوند. در بریتانیا، پروژه ای برش تیغه ها را به صورت نواری برای استفاده به عنوان میلگرد در بتن، با هدف کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در ساخت High Speed ​​2 آزمایش می کند. پره های استفاده شده توربین بادی با ترکیب آنها به عنوان بخشی از ساختارهای پشتیبانی در پل های عابر پیاده در لهستان و ایرلند، بازیافت شده اند.

مقایسه با توربین های سوخت فسیلی

مزایای

توربین‌های بادی برق بین دو تا شش سنت در هر کیلووات ساعت تولید می‌کنند که یکی از ارزان‌ترین منابع انرژی تجدیدپذیر است.همانطور که تکنولوژی مورد نیاز برای توربین های بادی همچنان در حال بهبود بود، قیمت ها نیز کاهش یافت. علاوه بر این، در حال حاضر هیچ بازار رقابتی برای انرژی بادی وجود ندارد، زیرا باد یک منبع طبیعی آزادانه در دسترس است که بیشتر آن استفاده نشده است. هزینه اصلی توربین های بادی کوچک فرآیند خرید و نصب است که به طور متوسط ​​بین 48000 تا 65000 دلار برای هر نصب می باشد. انرژی برداشت شده از توربین هزینه نصب را جبران می کند، و همچنین انرژی تقریبا رایگان را برای سال ها فراهم می کند.

توربین‌های بادی منبع انرژی پاکی را فراهم می‌کنند،  از آب کمی استفاده می‌کنند، [2] بدون گازهای گلخانه‌ای و بدون مواد زائد در طول کار منتشر می‌کنند. بیش از 1400 تن (1500 تن کوتاه) دی اکسید کربن در سال را می توان با استفاده از یک توربین یک مگاواتی به جای یک مگاوات انرژی از سوخت فسیلی حذف کرد.

معایب

توربین‌های بادی می‌توانند بسیار بزرگ باشند، به ارتفاع بیش از 140 متر (460 فوت) و با پره‌هایی به طول 55 متر (180 فوت) و مردم اغلب از تأثیر بصری آن‌ها شکایت داشته‌اند.

اثرات زیست محیطی نیروی باد شامل تأثیر بر حیات وحش است، اما اگر نظارت و راهبردهای کاهش مناسب اجرا شود، می توان آن را کاهش داد. هزاران پرنده، از جمله گونه‌های کمیاب، توسط پره‌های توربین‌های بادی کشته شده‌اند، اگرچه توربین‌های بادی سهم نسبتاً ناچیزی در مرگ و میر پرندگان اهلی دارند. مزارع بادی و نیروگاه های هسته ای مسئول بین 0.3 تا 0.4 مرگ پرنده در هر گیگاوات ساعت (GWh) برق هستند در حالی که نیروگاه های انرژی فسیلی مسئول حدود 5.2 تلفات در هر گیگاوات ساعت هستند. در سال 2009، به ازای هر پرنده کشته شده توسط یک توربین بادی در ایالات متحده، نزدیک به 500،000 توسط گربه ها و 500،000 دیگر توسط ساختمان ها کشته شدند. در مقایسه، ژنراتورهای متداول زغال سنگ به طور قابل توجهی به مرگ و میر پرندگان کمک می کنند، از طریق سوزاندن در هنگام گیر افتادن در جریان های بالای دود و با مسمومیت با محصولات جانبی انتشار (از جمله ذرات و فلزات سنگین در پایین باد گازهای دودکش). علاوه بر این، حیات دریایی تحت تأثیر آب ورودی برج‌های خنک‌کننده توربین بخار (مبدل‌های حرارتی) برای ژنراتورهای سوخت فسیلی و هسته‌ای، رسوبات غبار زغال سنگ در اکوسیستم‌های دریایی (مانند آسیب رساندن به مرجانی بزرگ استرالیا) و اسیدی شدن آب از مونوکسیدهای احتراق قرار می‌گیرد.

انرژی مهار شده توسط توربین های بادی متغیر است و منبع انرژی "قابل ارسال" نیست. در دسترس بودن آن بر اساس این است که آیا باد می وزد، نه اینکه آیا برق مورد نیاز است. توربین‌ها را می‌توان روی برجستگی‌ها یا بلوف‌ها قرار داد تا دسترسی به باد را به حداکثر برسانند، اما این نیز مکان‌هایی را که می‌توان در آن قرار داد محدود می‌کند. به این ترتیب، انرژی باد منبع انرژی قابل اعتمادی نیست. با این حال، می تواند بخشی از ترکیب انرژی را تشکیل دهد که شامل انرژی از منابع دیگر نیز می شود. قابل توجه این است ، خروجی نسبی موجود از منابع باد و خورشید اغلب به طور معکوس متناسب است (تعادل) . فناوری همچنین برای ذخیره انرژی اضافی در حال توسعه است که می‌تواند هر گونه کمبود در منابع را جبران کند.

رکوردها

Fuhrländer Wind Turbine Laasow، در براندنبورگ، آلمان، در میان بلندترین توربین های بادی جهان

Éole، بزرگترین توربین بادی محور عمودی، در Cap-Chat، کبک، کانادا

فهرست قدرتمندترین توربین های بادی را نیز ببینید

قدرتمندترین، بلندترین، بزرگترین و با بالاترین تولید 24 ساعته

Haliade-X شرکت انرژی بادی جنرال الکتریک قدرتمندترین توربین بادی در جهان است که 12 مگاوات قدرت دارد. همچنین با ارتفاع توپی 150 متر و ارتفاع نوک آن 260 متر بلندترین است. همچنین دارای بزرگترین روتور 220 متری و بزرگترین منطقه جاروب شده با 38000 متر مربع است. همچنین دارای رکورد بالاترین تولید در 24 ساعت با 312 مگاوات ساعت است.

بزرگترین ظرفیت درایو معمولی (غیر مستقیم).

Vestas V164 دارای ظرفیت نامی 8 مگاوات است، [101] که بعداً به 9.5 مگاوات ارتقا یافت. این توربین بادی دارای ارتفاع کلی 220 متر (722 فوت)، قطر 164 متر (538 فوت) برای استفاده در دریا است و از زمان معرفی آن در سال 2014 بزرگترین توربین بادی جهان است. یک گیربکس اصلی و یک ژنراتور PM با سرعت متوسط. نمونه اولیه در سال 2014 در مرکز آزمون ملی دانمارک در نزدیکی Østerild نصب شد. تولید سری از اواخر سال 2015 آغاز شد.

بزرگترین محور عمودی

مزرعه بادی Le Nordais در Cap-Chat، کبک، دارای یک توربین بادی با محور عمودی (VAWT) به نام Éole است که با 110 متر بزرگترین توربین در جهان است.ظرفیت  آن 3.8 مگاوات است.

بزرگترین توربین 1 پره

بزرگترین طراحی توربین بادی تک پره ای که به طور کامل مورد بهره برداری قرار گرفته است، MBB Messerschmitt Monopteros M50 است که مجموع توان خروجی آن کمتر از 640 کیلو وات در ظرفیت کامل نیست. تا آنجا که به تعداد واحدها مربوط می شود، تنها سه واحد تا به حال در یک پارک بادی واقعی نصب شده اند که همه آنها به پارک باد جید رفتند.

بزرگترین توربین 2 پره

بزرگترین توربین 2 پره توسط Mingyang Wind Power در سال 2013 ساخته شده است. این یک توربین بادپایین دریایی SCD6.5MW است که توسط aerodyn Energiesysteme GmbH طراحی شده است.

مرتفع ترین برج

Fuhrländer در سال 2003 یک توربین 2.5 مگاواتی بر روی یک برج شبکه 160 متری نصب کرد (به توربین های بادی Fuhrländer Laasow و Nowy Tomyśl Wind Turbine مراجعه کنید).

حداکثر روتورها

Lagerwey یک توربین بادی چند روتوری با یک برج و چهار روتور در نزدیکی Maasvlakte ساخته است. در آوریل 2016، Vestas یک توربین بادی آزمایشی 900 کیلوواتی با چهار روتور در Risø نصب کرد که از 4 توربین  225 کیلووات بازیافتی ساخته شده بود.

پربازده ترین

چهار توربین در مزرعه بادی فراساحلی Rønland در دانمارک رکورد پربازده‌ترین توربین‌های بادی را به اشتراک می‌گذارند که هر کدام 63.2 گیگاوات ساعت تا ژوئن 2010 تولید کرده‌اند.

بالاترین موقعیت

در سال 2013، توربین بادی در بالاترین موقعیت جهان توسط WindAid ساخته و نصب شد و در پایه یخچال پاستوروری در پرو در ارتفاع 4877 متری (16001 فوت) بالاتر از سطح دریا قرار دارد.این سایت از ژنراتور باد 2.5 کیلوواتی WindAid برای تامین برق یک جامعه کوچک روستایی متشکل از کارآفرینان خرد که به گردشگرانی که به یخچال پاستوروری می‌آیند خدمات می‌دهند، استفاده می‌کند.

بزرگترین توربین بادی شناور

بزرگترین توربین بادی شناور جهان هر یک از پنج توربین 6 مگاواتی در مزرعه بادی دریایی 30 مگاواتی Hywind Scotland است.