جدول المحتويات
استخدام طاقة الرياح لتوليد الكهرباء من الألف إلى الياء
وتم تطوير فكرة توربينات الرياح من الفكرة القديمة لطاحونة الهواء، وتم إنشاء أول طواحين الهواء عام 1887 م، وكان ذلك في اسكتلندا، وكان ارتفاعها حوالي 10 أمتار، وتم بناؤها من قبل جيمس بليث.
السؤال الذي يطرح نفسه كيف يمكن توليد الكهرباء باستغلال طاقة الرياح: وهذا ما نوضحه في الفقرة التالية:
حركة الرياح:
حركة الرياح تمر عبر التوربين والمراوح الموجودة فيه مسببة حركتها ودورانها، وتعتبر أشرعة هذا النظام بمثابة حواجز لصد الرياح، حتى لو كانت حركة بسيطة، فمعظم أنواع التوربينات لا تجهز الرياح. أو التحرك بسرعة عالية حتى يتحرك، لذلك يمكن أن يبدأ الدوران في حركة رياح منخفضة تصل إلى 3 إلى 5 أمتار في الثانية.
دوران المروحة:
عندما تبدأ المروحة بالدوران، يتم توصيل التوربين بعمود حديدي ويبدأ بالدوران أيضًا عندما تبدأ المروحة في التحرك، لذلك فهي تنقل طاقتها الميكانيكية الدوارة إلى ذراع التوصيل.
إستغلال حركة المغزل:
يتم توصيل المغزل الحديدي من الطرف الآخر بمولد كهربائي يتمثل دوره في تحويل الحركة الميكانيكية التي تنبعث من الرياح إلى المغزل لتحويلها إلى طاقة كهربائية.
محول:
هو الجزء الموصل في الطرف الآخر بالمولد المتصل بالمغزل وهي أداة بسيطة تعمل على التحفيز الكهرومغناطيسي، وتساعد على تحديد الجهد الكهربائي الذي يصدر من المحول بعد انتقال التيار الكهربائي إليه. المحول ومن هناك إلى الشبكة أو بطاريات التخزين، ثم بعد ذلك ينتقل إلى مصادر الطاقة الكهربائية التي تحتاجها مثل الشركات أو المنازل أو غيرها.
يتكون المولد من مغناطيسات وموصل، والموصل عبارة عن سلك ملفوف بداخل المحول، وهو متصل بذراع التوصيل والمغناطيسات الدائمة الموجودة حول السلك الملفوف، مما يساعد في عملية التحفيز الكهرومغناطيسي، وهي تقول لنقل التيار الكهربائي عبر شبكة التوزيع المختلفة.
كيف تنشأ قوة الرياح
- تنبع قوة الرياح من الشمس، فعندما ترتفع درجة حرارة الشمس في مكان ما على سطح الأرض، يبدأ هذا المكان في امتصاص الهواء المحيط بتلك المنطقة، وهو جزء من تلك الحرارة، وعند الوصول إلى درجة حرارة معينة، يكون هذا ساخنًا. يرتفع الهواء بسرعة، لأن الهواء الدافئ حجم أخف من الهواء البارد، وتبدأ سرعة الرياح في إخراج جزيئات الهواء الساخن مما يخلق ضغطًا أكبر، حيث تتحرك للحفاظ على الضغط الطبيعي للهواء عند ارتفاع معين.
- وعندما يرتفع الهواء الساخن فجأة، ويصبح أخف، يأخذ الهواء البارد مكانه ويتدفق بسرعة أكبر، حتى يملأ المكان الفارغ الذي تركه الهواء الساخن وراءه، وبالتالي فإن انفجار الهواء البارد بهذه الطريقة هو ما يسببه. الريح.
- لذلك إذا وضعت شفرة دوارة في مهب الريح، ستدفعها الرياح تلقائيًا، مما يساعد على تحريك الحركة من الشفرة إلى الأخرى، وهذه الطريقة تلتقط التوربينات الريحية الريح، وهو ما يشبه ما يحدث في المراكب الشراعية فعندما تبدأ الرياح في دفع مصدات الشراع فإن ذلك يساعده على التحرك، وتنقل الرياح طاقتها الحركية إلى القارب وتتحرك.
لمحة عن تاريخ طاقة الرياح
- بدأ استخدام الرياح في الطاقة الحركية لأول مرة في مصر من خلال المراكب الشراعية قبل 3000 قبل الميلاد، لذلك استخدمت المراكب الشراعية طاقة الرياح للاندفاع عبر المياه.
- كما تم استخدام أقدم طواحين الهواء لطحن الحبوب وبدأت في الظهور قبل عام 2000 قبل الميلاد ومن المرجح أنها بدأت بالظهور في مدينة بابل القديمة، كما ظهرت قبل 200 قبل الميلاد في بلاد فارس القديمة، وكانت تحتوي على عوارض خشبية مقامة بشكل عمودي. .
- كما أنه متصل بحجر الرحى بالأسفل، ومثبت في ذراع دوار يتحرك بفعل الرياح. انتشرت ثقافة طحن الحبوب باستخدام الرياح بسرعة في الشرق الأوسط، وظل استخدامها لفترة طويلة قبل ظهور طواحين الهواء في أوروبا.
- وعندما اندلعت الحروب الصليبية، نقل الصليبيون الأوروبيون في بداية القرن الحادي عشر هذه الفكرة إلى بلادهم معهم، مما ساعد على ظهور الفكرة الهولندية عن طواحين الهواء المعروفة لجميع الناس في شكلها الحالي.
- بدأت مع تطوير تكنولوجيا طاقة الرياح، وتم تطبيقها بشكل أكثر دقة في الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1930، وقدمت 600000 طاحونة هوائية الكهرباء لمناطق مختلفة وكذلك ساعدت في ضخ المياه.
- بدأ استخدام طاقة الرياح في الانخفاض في البلاد والمناطق الريفية بعد انتشار الكهرباء على نطاق واسع وتوزيعها في مختلف المزارع والدول الريفية، لكنها بدأت في الارتفاع مرة أخرى في أوائل السبعينيات بعد اضمحلال النفط الذي حدث في الولايات المتحدة. في أمريكا، وتذبذبت الأبحاث خلال السنوات التالية وفقًا لمصالح الحكومات والحوافز الضريبية.
- في منتصف الثمانينيات، كان متوسط طاقة الرياح المستخدمة حوالي 150 كيلوواط، وهذا هو أقصى معدل لطاقة توربينات الرياح في ذلك الوقت. في عام 2006 بلغ إنتاج توربينات الرياح 1 ميغاواط بشكل عام ومن المتوقع أن يصل إلى 4 ميغاواط.
التقنيات الحديثة لاستغلال طاقة الرياح
- إنهما تصميمان أساسيان، المحور الأفقي والمحور العمودي، توربينات الرياح، وأصبحت توربينات الرياح ذات المحور الرأسي نادرة جدًا، لذلك يمكن تثبيت ذراع التوصيل في هذا النوع من المحور الرأسي بحيث يكون عموديًا على الأرض، وبشكل دائم موازية للريح.
- هذا على عكس المحاور الأفقية، التي لا تتطلب تعديلات في حالة حدوث تغيير في مسار الريح، لكنها لا تستطيع التحرك من تلقاء نفسها عند وجود رياح، ولديها نظامها الكهربائي الخاص بها لبدء العمل.
- يمكن استخدام بديل للبرج كدعم، مما يجعل الجزء المتحرك له ارتفاع منخفض، وهذا يعني أن الرياح أبطأ بسبب اقترابه من الأرض، فتوربينات الرياح الرأسية لها فعالية أقل من نفس المحاور الأفقية، وهذا هو سبب سهولة الصيانة والتركيب، لأنها موجودة. على مستوى الأرض، تحتاج إلى مزيد من الأرض حول طرف التوربين، وهو أحد أكبر عيوبه.
وفي نهاية مقالنا أوضحنا أن هذه هي جميع الخطوات التي تستخدم فيها طاقة الرياح لتوليد الكهرباء من الألف إلى الياء، والخطوات التي يتم اتخاذها على الأرض لتوليد الطاقة الكهربائية من سرعة الرياح باستخدام التوربينات.