يمكن تقسيم أنظمة توربينات الرياح خارج الشبكة بشكل أساسي إلى فئتين بناءً على طرق القيادة الخاصة بها: القيادة غير المباشرة والقيادة المباشرة. وفيما يلي مقدمة مفصلة عن هاتين الطريقتين في القيادة:
نظام توليد طاقة الرياح بدون محرك مباشر
تستخدم أنظمة توليد طاقة الرياح غير ذات الدفع المباشر بشكل أساسي علب التروس لتسريع توربينات الرياح ودفع المولدات التقليدية غير المتزامنة. ويمكن تقسيم هذا النوع من الأنظمة إلى توربينات ريحية ذات ميل ثابت وتوربينات ريحية ذات ميل متغير بناءً على حالة التوصيل بين ريش التوربينات الريحية والمحور:
توربينة رياح ذات ميل ثابت: عندما تتغير سرعة الرياح، تظل زاوية اتجاه الرياح للشفرات دون تغيير، وتظل الوصلة بين شفرات توربينات الرياح والمحور ثابتة. يتميز هذا التصميم بهيكل بسيط، ولكن معدل تحويل طاقة الرياح منخفض نسبيًا.
توربينات رياح متغيرة الميل: عندما تتغير سرعة الرياح، يمكن أن تدور ريش التوربينات الهوائية حول المحور المركزي للشفرات لضبط زاوية اتجاه الرياح، وبالتالي تحسين كفاءة التقاط طاقة الرياح. يعمل هذا التصميم على تحسين معدل تحويل طاقة الرياح، ولكن الهيكل معقد نسبيًا.
نظام توليد طاقة الرياح بالدفع المباشر
لا يحتوي نظام توليد طاقة الرياح بالدفع المباشر على جهاز نقل تروس، ويقوم توربين الرياح بتشغيل المولد مباشرة لتوليد الكهرباء. وعادة ما يستخدم هذا النوع من الأنظمة مولدات مغناطيسية دائمة متزامنة، والتي تتمتع بالمزايا التالية:
كفاءة عالية: لا تحتاج مولدات المغناطيس الدائم إلى إثارة كهربائية ويمكنها تحقيق التشغيل بدون فرش بدون خسائر في الإثارة، مما يؤدي إلى كفاءة عالية.
موثوقية عالية: نظرًا لعدم وجود مكونات نقل ميكانيكية مثل علب التروس، يتم تقليل عدد نقاط الفشل وتحسين موثوقية النظام.
تكلفة صيانة منخفضة: يتميز نظام توليد طاقة الرياح بالدفع المباشر بهيكل بسيط وسهل الصيانة ويقلل من تكاليف الصيانة.
كثافة طاقة عالية: يمكن للمغناطيس الدائم زيادة كثافة التدفق المغناطيسي لفجوة الهواء، وبالتالي تحسين كثافة طاقة المحرك.
كما أن أنظمة توليد طاقة الرياح بالدفع المباشر لها بعض العيوب:
لا يمكن ضبط الإثارة: في نظام السرعة المتغيرة، لا يمكن تحقيق التحكم في الجهد الثابت بواسطة المحرك نفسه، ومن الضروري استخدام تنظيم جهد المكثف المتسلسل أو طريقة هجينة تجمع بين المغناطيس الدائم والإثارة الكهربائية.
ارتفاع التكلفة الاستثمارية الأولية: نظرًا لاستخدام مكونات عالية الأداء مثل المولدات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم، فإن التكلفة الاستثمارية الأولية لأنظمة توليد طاقة الرياح ذات الدفع المباشر مرتفعة نسبيًا.
