بررسی آزمایشگاهی تاثیر زاویه و تعداد پره در استحصال توان در توربین‌های 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 انرژی‌های پاک بویژه در کشاورزی مانند تامین انرژی لازم پمپ‌های 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 نمی‌باشند از یکسو و هزینه بالای انتقال برق از نیروگاه‌ها به چاه‌های 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 پره‌ها 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 پره‌ها صاف و از جنس آلومینیوم و با قطر خارجی 256 میلی‌متر ساخته شدند. تجزیه واریانس داده‌ها مشخص نمود که در سطح احتمال 1% کلیه فاکتورها و برهمکنش کلیه ترکیبهای آنها تاثیر معنی‌داری بر توان تولید شده داشتند. در محدوده زاویه 20 الی 30 درجه برای هر سه سطح تعداد پره‌ها بیشترین توان تولید گردید. در کلیه سطوح پره‌ها، تا زاویه‌ای 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 زاویه‌ای قبل از پدیده مجزا شدن (در این آزمایش40 درجه) و بعد از زاویه بهینه برای کسب بیشینه توان قرار داشته باشد، می‌توان از توربین مشابه با تعداد پره‌های کمتر استفاده کرد. انتظار می‌رود که در شرایط واقعی و داشتن پره‌های پیچ‌دار، 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 واقعی‌تر، به کار گیری روش‌هایی چون شبیه‌سازی و آنالیز ابعادی مورد نیاز است.