 |
| استخدام طاقة الرياح في توليد الكهرباء |
طاقة الرياح WIND ENERGY
تنتج الرياح عن اختلاف درجة الحرارة على سطح الأرض الذي تسببه أشعة الشمس، ولذا يمكننا اعتبارها شكلاً من أشكال الطاقة الشمسية غير المباشرة وطاقة متجددة.
تختلف سرعة الرياح من منطقة لأخرى من مناطق الكرة الأرضية بدرجات متفاوتة، ولتحديد هذه المستويات طورت خرائط لمعرفة متوسط سرعة الرياح. تساهم هذه الخرائط في اختيار المكان المناسب لاستغلال هذه الطاقة وتحديد تكلفة الطاقة الكهربائية المولدة من
توربينات الرياح.
ذلك لأن كمية الطاقة المحصلة من توربين الرياح تزيد بزيادة سرعة الرياح فهي تتناسب مع مكعب السرعة. على سبيل المثال فإن الطاقة المحصلة من التوربين عندما تكون سرعة الرياح 20km في الساعة تزيد بنسبة ضعفين ونصف تقريبا عن طاقة المحصلة
عندما تكون سرعة الرياح 15km في الساعة.طاقة الرياح هي واحدة من أسرع تقنيات الطاقة المتجددة نموًا. حيث يتزايد استخدام طاقة الرياح في توليد الكهرباء في جميع أنحاء العالم ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى انخفاض التكاليف.
زادت القدرة العالمية المركبة لتوليد طاقة الرياح في البر والبحر بمعامل 75 تقريبًا في العقدين الماضيين ، حيث قفزت من 7.5 جيجاوات في عام 1997 إلى حوالي 564 جيجاوات بحلول عام 2018. وفقًا لأحدث بيانات الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) .وتضاعف إنتاج كهرباء الرياح بين عامي 2009 و 2013 ، وفي عام 2016 شكلت طاقة الرياح 16٪ من الكهرباء المولدة من مصادر الطاقة المتجددة.
تتمتع أجزاء كثيرة من العالم بسرعات رياح قوية ، لكن أفضل المواقع لتوليد طاقة الرياح تكون أحيانًا بعيدة. توفر طاقة الرياح البحرية إمكانات هائلة.
توربينات الرياح
ظهرت توربينات الرياح لأول مرة منذ أكثر من قرن. بعد اختراع المولد الكهربائي في ثلاثينيات القرن التاسع عشر ، بدأ المهندسون في محاولة تسخير طاقة الرياح لإنتاج الكهرباء. تم توليد طاقة الرياح في المملكة المتحدة والولايات المتحدة في عامي 1887 و 1888 ، ولكن يُعتقد أن طاقة الرياح الحديثة قد تم تطويرها لأول مرة في الدنمارك ، حيث تم بناء توربينات الرياح ذات المحور الأفقي في عام 1891.
تستخدم الرياح لتوليد الكهرباء باستخدام الطاقة الحركية الناتجة عن حركة الهواء. يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية باستخدام توربينات الرياح أو أنظمة تحويل طاقة الرياح.
يمكن تصنيف توربينات الرياح بصفة عامة إلى التوربينات ذات المحور الرأسي والتوربينات ذات المحور الأفقي. مع أن معظم توربينات الرياح الحديثة هي ذات محور أفقي،وذلك لزيادة قدرة هذه المحطات وتطور تقنياتها.
و رغم الاختلاف الظاهر في شكل هذه التوربينات فهي تستخدم نفس النظام الميكانيكي لتوليد الطاقة الكهربائية حيث تمر الرياح عبر ريش التوربين فتحول إلى طاقة ميكانيكية والتي تنقل بدورها إلى المولد الكهربائي عبر نظام نقل الحركة.
يؤمن نظام نقل الحركة القدرة اللازمة لتشغيل المولد رغم التغيرات التي تحدث لسرعة الرياح وذلك في حدود مجال معين. أما
عن الطاقة الكهربائية المولدة فيمكن استخدامها مباشرة أو ربطها بشبكة كهربائية.
تختلف أحجام توربينات الرياح الحديثة من وحدات صغيرة لا تزيد قدرتها عن 100W ، صممت لتوفير الحاجات المنزلية الصغيرة للطاقة، إلى توربينات عملاقة يزيد قطرها عن 50 متر وتولد أكثر من مليون وات من الكهرباء. أغلب التوربينات المستعملة الآن هي ذات محور أفقي وتتكون من ثلاثة ريش يتراوح قطرها بين 20و50 متر وتولد من 100KW إلى1000KW من الكهرباء.
تشكل مجموعة التوربينات ما يعرف بحقل توربينات الرياح وتكون متباعدة بمسافة لا تقل عن خمسة أضعاف قطر الطاحونة وذلك لتجنب حدوث زوبعة هوائية داخل الحقل والتأثير على تدفق الهواء. يتم ربط هذه الحقول بالشبكة الكهربائية كبقية المحطات الكهربائية لتوفير نسبة كبيرة من احتياجات الطاقة تصل 10% في بعض البلدان.
أهم ميزات وعيوب طاقة الرياح
من أهم ميزات طاقة الرياح هي نظافتها وعدم تسببها في التلوث مقارنة مع ما تحدثه نظيراتها من غازات تسبب الانحباس الحراري أو مواد مشعة يصعب التخلص منها.
أما عن العيوب فأهمها انعدام الاستمرارية في توليد الطاقة وذلك لارتباطها بالعوامل الطبيعية وكذلك الأصوات الناتجة عن الطواحين أو التشويش على الاتصالات اللاسلكية عند تواجدها قرب المناطق المأهولة.
مصادر
كتاب التوليد ومحطات التحويل الرئيسية (من اعداد الإدارة العامة لتصميم
وتطوير المناهج بالمملكة العربية السعودية) ص18،19.