بررسی آزمایشگاهی تاثیر زاویه و تعداد پره در استحصال توان در توربین های پرپره بادی

محدود، گران و تجدید ناپذیر بودن منابع انرژی فسیلی از یکسو و در دسترس، ارزان، تجدید پذیر و تمیز بودن انرژیهای نو از سویی دیگر انسانها را بر آن داشت تا نسبت به استحصال این گونه انرژیهای خدادادی از قبیل انرژی باد، با روشهایی کارآتر اقدام نمایند. استفاده روزافزون بسیاری از کشورها از انرژی های پاک بویژه در کشاورزی مانند تامین انرژی لازم پمپ های آبیاری و خشک کردن محصولات کشاورزی محققین بخش کشاورزی را به چالش فرا خوانده است. طراحی ساده توربینهای پرپره بادی و متناسب بودن این توربینها برای بسیاری از مناطق ایران که دارای باد شدید نمی باشند از یکسو و هزینه بالای انتقال برق از نیروگاه ها به چاه های پراکنده آب بویژه در نقاط دور دست از جمله دلائلی هستند که زمینه را برای انجام این تحقیق فراهم نمودند. با توجه به بازده کمتر توربینهای پرپره نسبت به توربینهای کم پره، به عنوان یک تحقیق مقدماتی و آزمایشگاهی، محدوده زاویه بهینه پره، متناسب با تعداد پره ها در این نوع توربین با صلبیت 100% جهت افزایش بازده و استحصال بهتر انرژی به دست آمدند. در یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح آماری کاملا تصادفی در سه تکرار با فاکتورهای سرعت باد در سه سطح (5/7، 10 و 5/12 متر بر ثانیه)، زاویه پره در پنج سطح (10، 20، 30، 40 و 50 درجه) و تعداد پره در سه سطح (8، 16 و 24 پره)، توان تولید شده توسط توربین مدل شده در تونل باد دانشکده هوا – فضای دانشگاه امیر کبیر مورد بررسی قرار گرفت. مجموعه پره ها صاف و از جنس آلومینیوم و با قطر خارجی 256 میلی متر ساخته شدند. تجزیه واریانس داده ها مشخص نمود که در سطح احتمال 1% کلیه فاکتورها و برهمکنش کلیه ترکیبهای آنها تاثیر معنی داری بر توان تولید شده داشتند. در محدوده زاویه 20 الی 30 درجه برای هر سه سطح تعداد پره ها بیشترین توان تولید گردید. در کلیه سطوح پره ها، تا زاویه ای نزدیک به 40 درجه، افزایش توان با افزایش تعداد پره همراه بود و در زوایای بالاتر، این نتیجه برعکس شد. از طرف دیگر، مشخص شد که برای دسترسی به توان مشابه، در صورتی که پره در زاویه ای قبل از پدیده مجزا شدن (در این آزمایش40 درجه) و بعد از زاویه بهینه برای کسب بیشینه توان قرار داشته باشد، می توان از توربین مشابه با تعداد پره های کمتر استفاده کرد. انتظار می رود که در شرایط واقعی و داشتن پره های پیچ دار، محدوده زوایایی که نتایجی مشابه با نتایج حاصل از این تحقیق داشته باشند فرق کند اما روند و نحوه تفسیر نتایج یکسان باشد. البته برای دستیابی به نتایجی واقعی تر، به کار گیری روش هایی چون شبیه سازی و آنالیز ابعادی مورد نیاز است.