يمكن تصنيف توربينات الرياح خارج الشبكة بناءً على أبعاد متعددة مثل نوع المولد، واتجاه محور الدوران، وسعة الطاقة، والشكل الهيكلي، ووضع القيادة. وفيما يلي مقدمة مفصلة:
مصنفة حسب نوع المولد
نظام توربينات رياح خارج الشبكة يعتمد على مولد غير متزامن:
يمكن تقسيم استخدام المولدات غير المتزامنة كأجهزة لتحويل الطاقة إلى مولدات غير متزامنة من النوع القفصي، ومولدات غير متزامنة من النوع الملفوف، ومولدات غير متزامنة ذات تغذية مزدوجة.
تتميز المولدات غير المتزامنة من النوع القفصي بمزايا التكلفة المنخفضة والموثوقية العالية والمتانة، وتستخدم على نطاق واسع في مجال أنظمة توربينات الرياح التقليدية خارج الشبكة.
نظام توربينات رياح خارج الشبكة يعتمد على مولد متزامن مغناطيسي دائم:
أصبحت المولدات المتزامنة المغناطيسية الدائمة سائدة بسبب كفاءتها العالية وصغر حجمها.
وفقًا للهيكل، يمكن تقسيمها إلى أنواع مختلفة مثل محرك دوار داخلي ذو مجال مغناطيسي شعاعي، ومحرك دوار خارجي ذو مجال مغناطيسي شعاعي، ومحرك مشقوق ذو مجال مغناطيسي محوري مزدوج الجزء الثابت، ومحرك مشقوق ذو مجال مغناطيسي محوري مزدوج الجزء الدوار، ومحرك مجال مغناطيسي محوري أحادي الجانب متوازن الجزء الثابت.
في ظل نفس ظروف المعلمة المقدرة، تكون كثافة طاقة محركات المجال المغناطيسي المحوري أكبر من محركات المجال المغناطيسي الشعاعي؛ ويتمتع الهيكل المحوري الثنائي بمزايا على الهيكل المحوري الأحادي؛ ويتمتع محرك المجال المغناطيسي الشعاعي الدوار الخارجي بمزايا على محرك المجال المغناطيسي الشعاعي الدوار الداخلي. يتميز محرك المجال المغناطيسي الشعاعي الدوار الداخلي للمجال المغناطيسي الشعاعي بأبسط هيكل وأقل تكلفة تصنيع، مما يجعله مناسبًا جدًا لأنظمة توربينات الرياح الصغيرة خارج الشبكة.
نظام توربينات رياح خارج الشبكة يعتمد على مولد الترددات المترددة:
بالمقارنة مع أنظمة المولدات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم، فإن الحصة السوقية صغيرة نسبيًا.
التصنيف حسب اتجاه محور الدوران
توربين رياح أفقي المحور:
يكون محور دوران التوربينات الهوائية موازيًا للأرض، وتكون الشفرات مشابهة للمراوح، والتي يجب أن تكون بمحاذاة اتجاه الرياح.
تقنية ناضجة وكفاءة عالية (تصل إلى 45% أو أكثر)، وقوة آلة واحدة عالية (الطرازات السائدة).
يجب أن يكون نظام الانعراج مستجيباً للرياح، كما أن البرج مرتفع نسبياً، مما يؤدي إلى مستويات ضوضاء عالية نسبياً.
التطبيق: تمثل أكثر من 951 تيرابايت 3 تيرابايت من القدرة المركبة لطاقة الرياح العالمية وتستخدم على نطاق واسع في البر والبحر على حد سواء.
توربينات الرياح ذات المحور الرأسي:
يكون محور دوران التوربينات الهوائية عموديًا على الأرض، وتدور الشفرات حول المحور الرأسي دون الحاجة إلى الرياح.
هيكل بسيط، وضوضاء منخفضة، ومقاومة قوية للتغيرات المفاجئة في اتجاه الرياح، وسهولة الصيانة.
كفاءة منخفضة (عادة ما تكون أقل من 40%)، وسرعة رياح عالية لبدء التشغيل، وصعوبة في التوسع.
التطبيقات: توليد الطاقة الموزعة على نطاق صغير، والبيئة الحضرية، والطاقة المساعدة، وما إلى ذلك.
مصنفة حسب سعة الطاقة
توربينات الرياح الصغيرة:
سعة أقل من 1 كيلوواط، مناسبة لنقاط تحميل الطاقة المنزلية أو الصغيرة.
توربينات الرياح الصغيرة:
تتراوح السعة ما بين 1 كيلوواط و10 كيلوواط، وهي مناسبة للمناطق النائية أو المناطق الرعوية أو المناطق الرعوية أو أهداف الإمداد بالطاقة الفردية.
توربينات رياح متوسطة الحجم:
تتراوح السعة بين 10 كيلوواط و100 كيلوواط، وهي مناسبة لسيناريوهات توليد الطاقة الموزعة.
توربينات الرياح كبيرة الحجم:
بقدرة تتجاوز 100 كيلوواط، تُستخدم بشكل أساسي في محطات طاقة الرياح المتصلة بالشبكة.
مصنفة حسب الشكل الهيكلي ووضع القيادة
نوع علبة التروس:
تقوم توربينات الرياح بتشغيل المولد عن طريق زيادة السرعة من خلال علبة التروس.
المزايا: يمكن استخدام مولدات عالية السرعة (منخفضة التكلفة).
العيوب: تتطلب علبة التروس صيانة متكررة ولديها معدل أعطال مرتفع.
نوع المحرك المباشر:
تعمل توربينات الرياح مباشرةً على تشغيل المولد المتزامن المغناطيسي الدائم منخفض السرعة، مما يلغي الحاجة إلى علبة تروس.
المزايا: موثوقية عالية وأقل قدر من الصيانة.
العيوب: ارتفاع تكلفة المغناطيس الدائم وارتفاع حجم/وزن المولدات.
نوع مختلط:
يقوم توربين الرياح بتشغيل مولد السرعة المتوسطة من خلال علبة تروس المرحلة الأولى.
نقطة التوازن: الموازنة بين الموثوقية (تبسيط التروس) والتكلفة.
