استخدام طاقة الرياح في توليد الكهرباء

تصدر الكثير من التساؤلات حول ما هي طريقة استخدام طاقة الرياح في توليد الكهرباء من الألف إلى الياء، خاصة وأن الرياح تعتبر مصدر متجدد للطاقة، كما أنها مصدر نظيف ومجاني ويتوافر بسهولة في مختلف أنحاء العالم وبشكل يومي، فيمكن استغلال توربينات الرياح لطاقة الرياح وتقوم فيما بعد بتحويلها لكهرباء، وطاقة الرياح يتزايد دورها شديد الأهمية هذه الأيام، بسبب أنها طريقة نظيفة ومستدامة.

وتعني الطاقة الحركية  هي الطاقة التي يمكن التقاطها من وراء الحركة، مثل حركة الماء او الرياح، فيمكن التقاطها عن طريق شفرات وعندما تصدر تلك الطاقة تبدأ الشفرات في الحركة، ثم تسبب دوران ذراع التوصيل ايضًا والمشبوك بالمحور وينتقل إلى المولد، مما يحوله بدوره إلى طاقة كهربائية.

 

استخدام طاقة الرياح في توليد الكهرباء من الألف إلى الياء

 

وتم استحداث فكرة التوربينات الهوائية من الفكرة القديمة الطاحونة الهوائية، ولقد تم إنشاء أول طواحين هوائية عام 1887 ميلاديًا، وكان ذلك في اسكتلندا، وكانت بارتفاع يبلغ نحو 10 امتار كاملة، ومن انشاءها هو جيمس بليث.

يصدر التساؤل كيف يتم توليد الكهرباء باستغلال طاقة الرياح: وهذا ما نوضحه في الفقرة التالية:

 

• حركة الرياح:

 

أن حركة الرياح تعبر من خلال التوربينات والمراوح الموجودة بها مما تسبب تحركها ودورانها، فإن اشرعة هذا النظام تعتبر كحواجز لصد الرياح، حتى وأن كانت حركة بسيطة فأن معظم أنواع التوربينات لا تستعدى حركة رياح أو سرعة عالية حتى تتحرك، فيمكن أن تبدأ الدوران في حركة رياح منخفضة تكون ما بين 3 وحتى 5 متر في الثانية.

 

• دوران المروحة:

 

عندنا تبدأ المروحة في الدوران فأن التوربين يكون متصل بعمود حديدي ويبدأ بالدوران ايضًا عندما تبدأ المروحة في الحركة، فيقوم بنقل طاقته الميكانيكية الدورانية حتى ذراع التوصيل.

 

• استغلال حركة عمود الدوران:

 

يكون عمود الدوران الحديدي متصل من الطرف الأخر بمولد كهربائي، والذي يكون دوره هو تحويل تلك الحركة الميكانيكية التي تصدر من الرياح إلى عمود الدوران أن يحولها إلى طاقة كهربائية.

 

• المحول:

 

وهو الجزء المتصل من الطرف الأخر بالمولد الكهربائي المتصل بعمود الدوران وهو عبارة عن اداة بسيطة تعمل على التحفيز الكهرومغناطيسي، وهو يساعد على زيادة الجهد الكهربائي الذي يصدر من المحول، وذلك بعد أن ينتقل التيار الكهربائي إلى المحول ومنها إلى الشبكة أو بطاريات التخزين، ثم بعد ذلك ينتقل إلى مصادر احتياج الطاقة الكهربائية مثل الشركات أو المنازل او غيرهم.

ويتكون المولد من مغانط وموصل، والموصل عبارة عن سلك ملفوف بداخل المحول، ويتصل بذراع التوصيل و المغانط الدائمة التي تتواجد حول السلك الملفوف، مما يساعد عملية التحفيز الكهرومغناطيسي، فيقول بنقل التيار الكهربائي عبر شبكة التوزيع المختلفة.

 

كيف تنشأ قوة الرياح

 

• وتنشأ قوة الرياح من الشمس، فعندما تدفئ الشمس مكان ما على سطح الأرض، يبدأ هذا المكان في امتصاص الهواء الذي يتواجد حول تلك المنطقة، والذي يعتبر جزء من تلك الحرارة، وعند الوصول لدرجة حرارة معينة، يرتفع هذا الهواء الساخن بشكل سريع، وذلك لأن الهواء الدافئ يكون حجمة أخف من الهواء البارد، وتبدأ سرعة الرياح تبذل جزئيات الهواء الساخن مما يشكل ضغط أكبر، فهي تنتقل للمحافظة على الضغط الطبيعي للهواء وذلك عند ارتفاع معين.
• وعندما يرتفع الهواء الساخن فجأة فأن  وهو الأخف، فإن الهواء الأبرد يأخذ مكانه وتنساب بسرعة أكبر، وذلك حتى يملئ المكان الفارغ الذي تركه الهواء الساخن خلفه، ولذا فإن اندفاع الهواء البارد بهذا الشكل هو ما يسبب الرياح.
• لذا فإذا قمت بوضع شفرة دوارة في مهب الرياح، فان الرياح وبشكل تلقائي ستقوم بدفعها مما يساعد على نقل الحركة من شفرة الأخرى، وهذه الطريقة تلتقط العنفة الهوائية الرياح، وهو مثل ما يحدث في القارب الشراعي، فعندما تبدأ الرياح في دفع مصدات الشراع يساعده هذا على التحرك، فأن الرياح تنقل طاقتها الحركية إلى القارب فيتحرك.

ولمعرفة مصادر الطاقة في الوطن العربي وأهمية المحافظة عليها : مصادر الطاقة في الوطن العربي وأهمية المحافظة عليها

 

لمحة عن تاريخ طاقة الرياح

 

• لقد بدأ استخدام الرياح في الطاقة الحركية لأول مرة في مصر من خلال القوارب الشراعية وذلك قبل 3000 عام قبل الميلاد، فكانت القوارب الشراعية تستخدم طاقة الرياح لتندفع عبر المياه.
• كما كانت تستخدم أقدم طواحين الهواء لطحن الحبوب وبدأت في الظهور قبل 2000 عام قبل الميلاد ويرجح أنها بدأت في الظهور في مدينة بابل القديمة، وكذلك ظهرت قبل 200 عام قبل الميلاد في فارس القديمة، وكانت تحتوي على العوارض الخشبية المنصبة بشكل عمودي.
• كما أنها تتصل بالأسفل بحجر الرحى، ومثبته في ذراع دوار يتحرك بفعل الرياح، وقد انتشرت ثقافة طحن الحبوب بأستخدام الرياح في الشرق الأوسط بشكل سريع، وظل استخدامها قائم لفترة طويلة وذلك قبل أن تظهر طواحين الهواء في أوروبا.
• وعند قيام الحملات الصليبية نقل الصليبيون الأوربيون في بداية القرن الحادي عشر هذه الفكرة إلى بلادهم معهم، مما يساعد على ظهور فكرة الهولنديين عن الطواحين الهوائية المعروفة بشكلها الحالي لجميع الناس.
• بدأ الأمر في التطور لتقنية الطاقة الهوائية وتم تطبيقها بشكل أكثر دقة في الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1930، ولقد زودت 600 ألف طاحونة هوائية المناطق المختلفة بالكهرباء وكذلك ساعدت على ضخ المياه.
• ولقد بدأ استخدام طاقة الرياح بالانخفاض في البلد والمناطق الريفية بعد الانتشار الواسع للكهرباء وتوزيعها في مختلف المزارع والبلاد الريفية، ولكنه بدأ في الارتفاع مجددًا في بدايات عام 1970 بعد الاضمحلال النفطي الذي حدث في الولايات المتحدة الأمريكية، ولقد تذبذبت الأبحاث في خلال السنوات التالية حسب اهتمامات الحكومات والحوافز الضريبية.
• ففي منتصف الثمانينات كان معدل طاقة الرياح المستخدمة هو حوالي 150 كيلو وات وهذا أقصى معدل للطاقة العنفات الهوائية حينها، وفي عام 2006 وصل إنتاج العنفات الهوائية حتى 1 ميجا وات بشكل عام، ومن المتوقع أن تصل حتى 4 ميجا وات.

ولقراءة بحث عن الطاقة الشمسية ومصادرها وطرق توليدها وأساليب تخزينها أضغط هنا : بحث عن الطاقة الشمسية ومصادرها جاهز للطباعة وطرق توليدها وأساليب تخزينها

 

التقنيات الحديثة لاستغلال طاقة الرياح

 

• وهما تصميمات أساسيان، المحور الأفقي والمحور العمودي العنفات الهوائية، و العنفات الهوائية ذات المحور العمودي أصبحت نادرة جدًا، فيمكن ان يركب ذراع التوصيل في هذا النوع من المحور العمودي بشكل يكون متعامد مع الأرض، ويكون متوازي مع الرياح بشكل دائم.
• وذلك على عكس المحاور الأفقية والتي لا تستدعي إجراء تعديلات في حالة تغير مجرى الرياح، ولكنها لا تستطيع الحركة من نفسها عند وجود الرياح، ولها نظام كهربائي خاص بها لتبدأ في العمل.
• ويمكن أن تستخدم بديل من البرج اسلام الدعم، مما يجعل الدوار ذو ارتفاع أقل، وهذا يعني رياح أبطئ وذلك لاقترابها من الأرض، فأن العنفات الهوائية عمودية المحاور لها فعالية اقل من ذات المحاور الأفقية، وهذا يكون سبب في الصيانة والتركيب بشكل أسهل، بما أنها موجودة في مستوى الأرض، ولكنها تحتاج إلى مساحة أكبر على الأرض حول طرف العنفة، وهذا يعتبر من أكبر سلبياتها.

ولمزيد من المعلومات حول مصادر الطاقة المتجددة والغير متجددة أضغط هنا : مصادر الطاقة المتجددة والغير متجددة

ونكون في نهاية مقالنا قد أوضحنا أن هذه هي جميع الخطوات التي يتم استخدام طاقة الرياح في توليد الكهرباء من الالف الى الياء، والخطوات التي تتم على أرض الواقع لتوليد الطاقة الكهربائية من سرعة الرياح باستخدام التوربينات.