توربین های بادی

مقدمه
امروزه با رشد روز افزون مصرف انرژي استفاده از سوخت هاي فسيلي در نيروگاه ها جهت توليد انرژي الكتريكي رو به افزايش است .
با توجه به توليد آلاينده هاي زيست محيطي توسط نيروگاه ها و نياز روز افزون به انرژي الكتريكي ضرورت توليد انرژي الكتريكي با روش هاي نوين وبدون توليد آلاينده هاي زيست محيطي بيشتر مد نظر مديريت كلان توليد انرژي قرار ميگيرد .يكي از گونه هاي انرژي كه جهت توليد نيروي الكتريسيته مورد استفاده قرار مي گيرد انرژي بادي است.با توجه به اينكه انرژي بادي جزء انرژي هاي تجديد پذير مي باشد و تبديل آن به انرژي الكتريكي با راندمان بالا و استهلاك پايين صورت مي پذيرد
در نتيجه استفاده از انرژي بادي جهت توليد انرژي الكتريكي مقرون به صرفه مي باشد.

تاریخچه:
انرژی باد با ساخت ماشین های اولیه بادی در روزگار قدیم مورد استفاده قرار گرفت.احتمالا نخستین ماشین های بادی به توسط یونانیان ساخته شده است. مصری ها ، رومی ها و چینی ها برای قایقرانی و آبیاری از انرژی باد استفاده کرده اند.
بعد ها استفاده از توربین های بادی با محور قائم در سراسر کشور های اسلامی معمول شد. سپس دستگاه های بادی با محور قائم با میله های چوبی توسعه یافت به طوریکه در اواسط قرن نوزدهم در حدود ۹ هزار ماشین بادی به منظور های گوناگون مورد استفاده قرار می گرفت.
سیر تحولی و رشد استفاده از انرژی بادی:
باد یکی از مظاهر انرژی خورشیدی و همانند هوای متحرک است. و پیوسته قسمت کوچکی از تابش خورشید که از خارج به آتمسفر می رسد، به انرژی باد تبدیل می شود. گرم شدن زمین و جو آن به طور نامساوی و غیر یکنواخت سبب تولید جریان های همرفت می شود. و نیز حرکت نسبی جو زمین عامل تولید باد می گردد.

دو درصد از انرژی خورشید که به زمین می رسد به باد تبدیل می گردد. ۳۵ % انرژی باد در ضخامت یک کیلو متری از سطح زمین موجود است.محاسبات نشان می دهد، که برای تمام سیاره زمین ، انرژی موجود ۱٫۳×۱۰۱۴ وات بر مترمربع است که بیست برابر انرژی مصرفی فعلی دنیا می باشد.
انواع ماشین های بادی :
ماشین های بادی را معمولاً بر حسب وضعیت محور دوران روتور آنها نسبت به جهت وزش باد و یا ظرفیت آنها طبقه بندی می کنند.

روتورهای با محور افقی:
روتورهای با محور افقی به منظور استفاده از نیروهای بالابر و مقاوم ساخته می شوند. عموماً روتورهای با نیروهای بالا برنده که برای سطح معینه از روتور ، نیروی بالابرنده بیشتری نسبت به نیروی مقاوم در همان سطح در روتورهای مقاوم تولید می کنند. ترجیح داده می شود به علاوه ، روتورهای ضربه ای عموماً نمی توانند سریعتر از سرعت باد بچرخند. بادرنظر گرفتن وزن ، دستگاه روتورهای بالابرنده توان بیشتری را تولید کرده و ارزانتر تمام خواهد شد. تعداد پره ها می توانند متغییر باشند و تاکنون از یک تا ۵۰ پره ساخته شده اند.ماشین های بزرگی از نوع روتور با محور افقی ساخته اند.

انواع ماشین های بادی از نوع روتور با محور افقی:
ماشین Mod_ o: قطر روتور ۳۸ متر و توان تولیدی آن ۱۰۰ کیلو وات بر ساعت برای باد ۱۶ متر برثانیه است. که روی برجی به ارتفاع ۳۳ متر سوار است. بازده این ماشین ۴۰درصد است.
ماشینMod oA: این ماشین ها اشکال تکمیل شده Mod_ o بوده و دو نمونه از آن ها در آمریکا به قطر ۳۸ متر و با توان خروجی ۱۲۵ و ۲۰۰ کیلو وات ساخته شده است.
روتورهای با محور قائم:
روتورهای با محور دوران قائم نسبت به روتورهای با محور افقی ارجحیت دارند، زیرا لازم نیست آن ها را با تعبیر جهت وزش باد ، دوران داد. این عمل باعث می شود که دستگاه خیلی پیچیده نشود و در ضمن نیروهای چرخشی ناشی از دوران که بر بلبرینگ ها و سایر مولفات داده می شود، کمتر شود.

درگذشته دستگاه هایی از این نوع ساخته شده اند که با نیروی مقاوم ناشی از باد حرکت می کند. توربین های با پره های صفحه ای، کاسه ای و نیز روتورساوینوس به ابتکار مهندس فنلاندی ساوینوس در سال ۱۹۳۱ اختراع شده است.
در سال ۱۹۲۵ روتوری با محور قائم توسط مهندس فرانسوی داریوس اختراع شد. وتا سال ۱۹۷۰ توسط گروه تحقیقات کانادایی توسعه یافت و در حال حاضر توربینی است که از نظر توان خروجی با توربین های با محور افقی قابل مقایسه می باشد توربین داریوس
روتوردارویس بر اثر نیروی بالابرنده حرکت می کند. که بال ها به شکل منحنی تروپو سکین و مقطع بال نظیر مقطع بال هواپیما است. گشتاور شروع حرکت آن کم است، ولی با سرعت زاویه ای بیشتری می چرخد. و از این رو توان خروجی قابل ملاحظه ای دارد.

مسائل اقتصادی ماشین های بادی:
امروزه انقلاب تکنولوژیک استفاده از انرژی باد در بسیاری از کشورها در دسترس بوده و ارزانترین راه برای تهیه الکتریسته از مشتقات انرژی خورشیدی تشخیص داده شده است. بهای انرژی تولید شده به عوامل محیطی و عملی و نیز نوع ماشین بکار گرفته شده بستگی دارد.

با بررسی های مختلفی که در زمینه قیمت استفاده انرژی باد انجام گرفته است نشان می دهد که اگر چه هزینه ماشین های بادی با بزرگی و نیز ازدیاد توان تخمینی آن ها افزایش می یابد. ولی بهای هر کیلو وات انرژی ها ، کاهش پیدا می کند. هزینه پیش بینی شده برای ماشین های با ظرفیت ۱۰۰ تا ۶۰۰ کیلو وات

، در حدود ۲۵ الی ۵۰ ریال بر هر کیلو وات ساعت تخمین زده می شود.
البته با توجه به این که کشورهای بزرگ انقلاب تکنولوژیک پیشرفته دارند. و ساخت انواع ماشین آلات رامی توانند به آسانی انجام دهند. نفت وارداتی و نیز انرژی ناشی از سوخت های دیگر ارزان تر از انرژی باد است. ولی با توجه به کاهش منابع انرژی فسیلی و دلایل دیگر ، استفاده از انرژی باد در کشور های پیشرفته پیش از پیش مورد نظر است.
بطور خلاصه می توان گفت که در کشورهای صنعتی بودجه های پژوهشی زیادی به استفاده از انرژی باد اختصاص داده شده و ساخت مدل های مختلف ماشین های بادی در حال توسعه و تکمیل است.
يکی از شرکتهای توليد انرژی در بلژيک برای بدست آوردن برق از نيروی باد طرحی را در دست بررسی دارد و بر اساس آن در منطقه ی فلاندرن غربی اين کشور نيروگاه های بادی خواهد ساخت.
وزير بازرگانی همگانی آقای Johan Vande Lanotte در حال محک زدن اين طرح است که در آن نيروگاه های بادی با پروانه های بزرگ همانند آنچه هم اکنون کمی دورتر از ساحل شهر Thornton ساخته شده در نزديکی ساحل دريای شمال و در شهر تفريحی و دلپذير Knokke-Heist بصورت انبوه کارگزاری ميشوند.
اين نيروگاه ها شامل ۳۰ توربين بادی بزرگ خواهد بود که هر کدام توانايی توليد ۵ مگاوات برق دارند و به گفته ی مهندسان اين مقدار انرژی الکتريکی برای ۳۰۰ هزار خانواده کافی خواهد بود.
نکته ی جالب اينکه سوپرمارکت بزرگ Colruyt در واقع دست به ابداع اين طرح زده و تصميم دارد در صورت جلب نظر مقامات ، تا سال ۲۰۰۹ و ۲۰۱۰ آنرا عملی کند.
به گفته ی مهندسان بلژيکی اين طرح در نزديکی سواحل کشور هلند که تنها ۲۷ کيلومتر با نقطه ی مورد نظر آنها فاصله دارد با کمک ۶۰ توربين بادی و بخوبی در حال اجراست و ثابت نموده که انرژی باد حتی کمی دورتر از ساحل ارزش سرمايه گزاری را دارد.

توربینهای بادی

انرژي باد نظير ساير منابع انرژي تجديد پذير، بطور گسترده ولي پراكنده در دسترس مي‌باشد. تابش نامساوي خورشيد در عرض‌هاي مختلف جغرافيايي به سطح ناهموار زمين باعث تغيير دما و فشار شده و در نتيجه باد ايجاد مي‌شود. به علاوه اتمسفر كره زمين به دليل چرخش، گرما را از مناطق گرمسيري به مناطق قطبي انتقال مي‌دهد كه باعث ايجاد باد مي‌شود. انرژي باد طبيعتي نوساني و متناوب داشته و وزش دائمي ندارد.
از انرژي هاي بادي جهت توليد الكتريسيته و نيز پمپاژ آب از چاهها و رودخانه ها، آرد كردن غلات، كوبيدن گندم، گرمايش خانه و مواردي نظير اينها مي توان استفاده نمود. استفاده از انرژي بادي در توربين هاي بادي كه به منظور توليد الكتريسته بكار گرفته مي شوند از نوع توربين هاي سريع محور افقي مي باشند. هزينه ساخت يك توربين بادي با قطر مشخص، در صورت افزايش تعداد پره ها زياد مي شود.

توربينهاي بادي چگونه كار مي كنند ؟
توربين هاي بادي انرژي جنبشي باد را به توان مكانيكي تبديل مي نمايند و اين توان مكانيكي از طريق شفت به ژنراتور انتقال پيدا كرده و در نهايت انرژي الكتريكي توليد مي شود. توربين هاي بادي بر اساس يك اصل ساده كار مي كنند. انرژي باد دو يا سه پره اي را كه بدور روتور توربين بادي قرار گرفته اند را بچرخش در مي آورد. روتور به يك شفت مركزي متصل

مي باشد كه با چرخش آن ژنراتور نيز به چرخش در آمده و الكتريسيته توليد مي شود.
توربين هاي بادي بر روي برج هاي بلندي نصب شده اند تا بيشترين انرژي ممكن را دريافت كنند بلندي اين برج ها به ۳۰ تا ۴۰ متر بالاتر از سطح زمين مي رسند. توربين هاي بادي در باد هايي با سرعت كم يا زياد و در طوفان ها كاملا مفيد مي باشند
همچنين مي توانيد براي درك بهتر چگونكي عملكرد يك توربين بادي به انيميشني كه به همين منظور تهيه شده توجه كنيد تا با چگونگي چرخش پره ها٬ شفت و انتقال نيروي مكانيكي به ژنراتور و در كل نحوه عملكرد يك توربين بادي آشنا شويد ها٬ شفت و انتقال نيروي مكانيكي به ژنراتور و در كل نحوه عملكرد يك توربين بادي آشنا شويد
وربينهاي بادي مدرن به دو شاخه اصلي مي‌شوند :
۱- توربينهاي با محور افقي (كه در شكل زير نمونه اي از اين نوع توربين ها را مشاهده مي كنيد)
۲- ۲- توربينهاي با محور عمودي
۳- مي‌توان از توربينهاي بادي با كاركردهاي مستقل استفاده نمود، و يا مي‌توان آنها را به يك ” شبكه قدرت تسهيلاتي “ وصل كرد يا حتي مي‌توان با يك سيستم سلول خورشيدي يا فتوولتائيك تركيب كرد. عموماً از توربينهاي مستقل براي پمپاژ آب يا ارتباطات استفاده مي‌كنند ، هرچند كه در مناطق بادخيز مالكين خانه‌ها و كشاورزان نيز مي‌توانند از توربينها براي توليد برق استفاده نمايند مقياس كاربردي انرژي باد، معمولا ً‌تعداد زيادي توربين را نزديك به يكديگر مي‌سازند كه بدين ترتيب يك مزرعه بادگير را تشكيل مي‌دهند
داخل توربين بادي به چه صورت مي باشد:

 

۱- باد سنج (Anemometer): اين وسيله سرعت باد را اندازه گرفته و اطلاعات حاصل از آنرا به كنترل كننده ها انتقال مي دهد.
۲- پره ها (Blades) : بيشتر توربين ها داراي دو يا سه پره مي باشند. وزش باد بر روي پره ها باعث بلند كردن و چرخش پره ها مي شود.
۳- ترمز (Brake) : از اين وسيله براي توقف روتور در مواقع اضطراري استفاده مي شود. عمل ترمز كردن مي تواند بصورت مكانيكي ٬ الكتريكي يا هيدروليكي انجام گيرد.
۴- كنترولر (Controller) : كنترولر ها وقتي كه سرعت باد به ۸ تا ۱۶ mph ميرسد ما شين را٬ راه اندازي مي كنند و وقتي سرعت از ۶۵ mph بيشتر مي شود دستور خاموش شدن ماشين را مي دهند. اين عمل از آن جهت صورت ميگيرد كه توربين ها قادر نيستند زماني كه سرعت باد به ۶۵ mph مي رسد حركت كنند زيرا ژنراتور به سرعت به حرارت بسيار بالايي خواهد رسيد.
۵-گيربكس (Gear box) : چرخ دنده ها به شفت سرعت پايين متصل هستند و آنها از طرف ديگر همانطور كه در شكل مشخص شده به شفت با سرعت بالا متصل مي باشند و افزايش سرعت چرخش از ۳۰ تا ۶۰ rpm به سرعتي حدود ۱۲۰۰ تا ۱۵۰۰ rpm را ايجاد مي كنند. اين افزايش سرعت براي توليد برق توسط ژنراتور الزاميست. هزينه ساخت گيربكس ها بالاست درضمن گير بكس ها بسيار سنگين هستند. مهندسان در حال انجام تحقيقات گسترده اي مي باشند تا درايو هاي مستقيمي كشف نمايد و ژنراتورها را با سرعت كمتري به چرخش درآورند تا نيازي به گيربكس نداشته باشند.
۶- ژنراتور (Generator) : كه وظيفه آن توليد برق متناوب مي باشد.

 

۷- شفت با سرعت بالا (High-speed shaft) : كه وظيفه آن به حركت در اوردن ژنراتور مي باشد.
۸- شفت با سرعت پايين (Low-speed shaft) : رتور حول اين محور چرخيده و سرعت چرخش آن ۳۰ تا ۶۰ دور در دقيقه مي باشد.
۹- روتور (Rotor) : بال ها و هاب به روتور متصل هستند.
۱۰- برج (Tower) : برج ها از فولاد هايي كه به شكل لوله درآمده اند ساخته مي شوند. توربين هايي كه بر روي برج هايي با ارتفاع بيشتر نصب شده اند انرژي بيشتري دريافت مي كنند.
۱۱- جهت باد (Wind direction) : توربين هايي كه از اين فن آوري استفاده مي كنند در خلاف جهت باد نيز كار مي كنند در حالي كه توربين هاي معمولي فقط جهت وزش باد به پره هاي آن بايد از روبرو باشد.
۱۲- باد نما (Wind vane) : وسيله اي است كه جهت وزش باد را اندازه گيري مي كند و كمك مي كند تا جهت توربين نسبت به باد در وضعيت مناسبي قرار داشته باشد.
۱۳- درايو انحراف (Yaw drive) : وسيله ايست كه وضعيت توربين را هنگاميكه باد در خلاف جهت مي وزد كنترول مي كند و زماني استفاده مي شود كه قرار است روتور در مقابل وزش باد از روبرو قرار گيرد اما زماني كه باد در جهت توربين مي وزد نيازي به استفاده از اين وسيله نمي باشد.
۱۴- موتور انحراف (Yaw motor) : براي به حركت در آوردن درايو انحراف مورد استفاده قرار مي گيرد.
منبع : پايگاه اطلاع رساني انجمن مهندسين برق
انرژی بادی
منظور از توان بادی تبدیل انرژی باد به نوعی مفید از انرژی مانند انرژی الکتریکی است که این کار به وسیله توربین‌های بادی صورت می‌گیرد. در آسیاب‌های بادی از انرژی باد مستقیماً برای خرد کردن دانه‌ها و یا پمپ کردن آب استفاده می‌شود. در انتهای سال ۲۰۰۶ میزان ظرفیت تولیدی برق بادی در سراسر جهان برابر ۷۳٫۹ گیگاوات بود. گرچه این میزان چیزی در حدود یک درصد از کل انرژی

الکتریکی تولیدی در جهان محسوب می‌شد اما در طول بازه زمانی بین سال‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۶ تقریباً چهار برابر شده است. در این میان کشورهای دانمارک با ۲۰ درصد، اسپانیا با ۹ درصد و آلمان با ۷ درصد از نظر درصد تولید برق بادی از کل تولید انرژی الکتریکی در جایگاه‌های نخست قرار دارند.
انرژی بادی در مقادیر زیاد در مزارع بادی تولید و به شبکه الکتریکی متصل می‌شود. از توربین‌ها در تعداد کم معمولاً فقط برای تامین برق در مناطق دور افتاده استفاده می‌شود.
اما از جمله دلایل تمایل کشورها برای افزایش ظرفیت تولید برق بادی مزایا بسیار زیاد این روش

تولید انرژی الکتریکی است چراکه انرژی بادی فراوان، تجدیدپذیر و پاک است و همچنین در مقایسه با استفاده از انرژی سوخت‌های فسیلی میزان کمتری گاز گلخانه‌ای منتشر می‌کند.

این نوع توربین‌های سه پره از پرکاربردترین طراحی‌ها برای توربین‌های بادی هستند.
منشا باد یک موضوع پیچیده است. از آنجاییکه زمین بطور نامساوی به وسیله نور خورشید گرم می‌شود بنابراین در قطب‌ها انرژی گرمایی کمتری نسبت به مناطق استوایی وجود دارد همچنین درخشکی‌ها تغییرات دما با سرعت بیشتری انجام می‌پذیرد و بنابراین خشکی‌ها زمین نسبت به دریاها زودتر گرم و زودتر سرد می‌شوند. این تفاوت دمای جهانی موجب به وجود آمدن یک سیستم جهانی تبادل حرارتی خواهد شد که از سطح زمین تا هوا کره، که مانند یک سقف مصنوعی عمل می‌کند، ادامه دارد. بیشتر انرژی که در حرکت باد وجود دارد را می‌توان در سطوح بالای جو پیدا کرد جایی که سرعت مداوم باد به بیش از ۱۶۰ کیلومتر در ساعت می‌رسد و سرانجام باد انرژی خود را در اثر اصطکاک با سطح زمین و جو از دست می‌دهد.
یک برآورد کلی اینگونه می‌گوید که ۷۲ تراوات (TW) انرژی باد بر روی زمین وجود دارد که پتانسیل تبدیل به انرژی الکتریکی را دارد و این مقدار قابل ترقی نیز هست.
توان پتانسیل توربین
انرژی موجود در باد را می‌توان با عبور آن از داخل پره‌های و سپس انتقال گشتاور پره‌ها به روتور یک ژنراتور استخراج کرد. در این حالت میزان توان تبدیلی با تراکم باد, مساحت ناحیه جاروب شده توسط پره و مکعب سرعت باد بستگی دارد. به این ترتیب میزان توان قابل تبدیل در باد را می‌توان به این ترتیب به دست آورد:

که در این فرمول P توان تبدیلی به وات، α ضریب بهره‌وری (که به طراحی توربین وابسته است)، ρ تراکم باد بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب، r شعاع پره‌های توربین برحسب متر و v سرعت باد برحسب متر بر ثانیه است.
زمانی که توربین انرژی باد را می‌گیرد سرعت باد کم خواهد شد که این خود باعث جدا شدن باد می‌شود. آلبرت بتز (Albert Betz) فیزیکدان آلمانی در ۱۹۱۹ اثبات کرد که یک توربین حداکثر می‌تواند ۵۹ درصد از انرژی بادی را که در مسیر آن می‌وزد را استخراج کند و به این ترتیب α در معادله بالا هرگز بیشتر از ۰٫۵۹ نخواهد شد.
از ترکیب این قانون با معادله بالا می‌توان اینگونه نتیجه گرفت:

نمودار میزان و پیشبینی استفاده از برق بادی در سال‌های ۱۹۹۷ تا ۲۰۱۰
• حجم هوایی که از منطقه جاروب شده توسط پره‌ها عبور می‌کند به میزان سرعت باد و چگالی هوا وابسته است. برای مثال در روزی سرد با دمای ۱۵ درجه سانتی‌گراد (۵۹ درجه فارنهایت) در سطح دریا، چگالی هوا برابر ۱٫۲۲۵ کیلوگرم بر متر مکعب است. در این حالت عبور بادی با سرعت ۸ متر بر ثانیه در روتوری به شعاع ۱۰۰ متر تقریباً موجب عبور ۷۷٬۰۰۰ کیلوگرم باد در منطقه جاروب شده توسط پره‌ها خواهد شد.
• انرژی جنبشی حجم مشخصی هوا به مجذور سرعت آن وابسته است و از آنجایی که حجم هوای عبور از توربین به صورت خطی با سرعت رابطه دارد، میزان توان قابل دسترسی در یک توربین با مکعب سرعت نسبت مستقیم دارد. مجموع توان در مثال بالا در توربینی با شعاع جاروب ۱۰۰ متر برابر ۲٫۵ مگاوات است که بر طبق قانون بتز بیشترین میزان انرژی استخراج شده از آن تقریباً برابر ۱٫۵ مگاوات خواهد بود.
توزیع سرعت باد
میزان باد دائما تغییر می‌کند میزان متوسط مشخص شده برای یک منطقه خاص صرفاً نمی‌تواند میزان تولید توریبن بادی نصب شده در آن منطقه را مشخص کند. برای مشخص کردن فراوانی سرعت باد در یک منطقه معمولاً از یک ضریب توزیع در اطلاعات جمع‌آوری شده مربوط به منطقه استفاده می‌کنند. مناطق مختلف دارای مشخصه توزیع سرعت متفاوتی هستند. مدل رایلی (Rayleigh model) به طور دقیقی میزان ضریب توزیع سرعت در بسیاری مناطق را منعکس می‌کند.
از آنجاییکه بیشتر توان تولیدی در سرعت بالای باد تولید می‌شود, بیشتر انرژی تولیدی در بازه‌های زمانی کوتاه تولید می‌شود. بر طبق الگوی لی رنچ نیمی از انرژی تولیدی تنها در ۱۵٪ از زمان کارکرد توربین تولید می‌شود و در نتیجه نیروگاه‌های بادی مانند نیروگاه‌های سوختی دارای تولید انرژی پایداری نیستند. تاسیساتی که از برق بادی استفاده می‌کنند باید از ژنراتورهای پشتیبانی برای مدتی که تولید انرژی در توربین بادی پایین است استفاده کنند.

ضریب ظرفیت
تا زمانی که سرعت باد ثابت نباشد تولید سالیانه انرژی الکتریکی توسط نیروگاه بادی هرگز برابر حاصل ضرب توان تولیدی نامی در مجموع ساعت کار آن در یک سال نخواهد شد. نسبت میزان توان حقیقی تولید شده توسط نیروگاه و ماکزیمم ظرفیت تولیدی نیروگاه را ضریب ظرفیت می‌نامند. یک نیروگاه بادی نصب شده در یک محل مناسب در ساحل ضریب ظرفیتی سالیانه‌ای در حدود ۳۵٪ دارد. برعکس نیروگاه‌های سوختی ضریب ظرفیت در یک نیروگاه بادی به شدت به خصوصیات ذاتی باد وابسته است. ضریب ظرفیت در انواع دیگر نیروگاه‌ها معمولا به بهای سوخت و زمان مورد نیاز برای انجام عملیات تعمیر بستگی دارد. از آنجایی که نیروگاه‌های هسته‌ای دارای هزینه سوخت

نسبتاً پایینی هستند بنابراین محدویت‌های مربوط به تامین سوخت این نیروگاه‌ها نسبتاً پایین است که این خود ضریب ظرفیت این نیروگاه‌ها را به حدود ۹۰٪ می‌رساند. نیروگاه‌هایی که از توربین‌های گاز طبیعی برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌کنند به علت پر هزینه بودن تامین سوخت معمولاً تنها در زمان اوج مصرف به تولید می‌پردازند. به همین دلیل ضریب ظرفیت این توربین‌ها پایین بوده و معمولا بین ۵-۲۵٪ می‌باشد.
بنا به یک تحقیق در دانشگاه استندورد که در نشریه کاربردی هواشناسی و اقلیم شناسی نیز

به چاپ رسیده در صورت ساخت بیش از ده مزرعه بادی در مناطق مناسب و به طور پراکنده می‌توان تقریباً از ۳/۱ انرژی تولیدی آنها برای تغذیه مصرف کننده‌های دائمی استفاده کرد.
محدودیت‌های ادواری و نفوذ
میزان انرژی الکتریکی تولیدی توسط نیروگاه‌های بادی می‌تواند به شدت به چهار مقیاس زمانی ساعت به ساعت, روزانه و فصلی وابسته باشد. این میزان به تحولات آب و هوایی سالیانه نیز وابسته است اما تغییرات در این مقیاس زیاد محسوس نیستند. از آنجایی که برای ایجاد ثبات در شبکه, میزان انرژی الکتریکی تامین شده و میزان مصرف باید در تعادل باشند از این جهت تغییرات دائم در میزان تولید این ضرورت را به وجود می‌آورد که از تعداد بیشتری نیروگاه بادی برای تولیدی متعادل‌تر در شبکه استفاده شود. از طرفی ادواری بودن طبیعی تولید انرژی باد موجب افزایش هزینه‌های تنظیم و راه اندازی می‌شود و (در سطوح بالا) ممکن است نیازمند اصول مدیریت تقاضای انرژی یا ذخیره‌سازی انرژی باشد.
از ذخیره‌سازی با استفاده از نیروگاه‌های آب تلمبه‌ای یا دیگر روش‌ها ذخیره سازی برق در شبکه می‌توانند برای به وجود آوردن تعادل در میزان تولید نیروگاه‌های بادی استفاده کرد اما در مقابل استفاده از این روش‌ها موجب افزایش ۲۵٪ هزینه‌های دائم اجرای چنین طرح‌هایی می‌شوند. ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی موجب به وجود آمدن تعادل بین دو بازه زمانی کم مصرف و پر مصرف خواهد شد و از این جهت میزان صرفه‌جویی عاید از ذخیره‌سازی انرژی هزینه‌های اجرای آن را جبران می‌کند.