طاقة الرياح ضمن أنواع الطاقة المتجددة وهي الكتلة الحركية التي ينتج من خلالها الطاقة الكهربائية عن طريق ما يسمى بعنفات الرياح وتوربينات توليد الكهرباء، وما يميزها هو
وفرتها وانتشار وجودها في كافة المناطق بالعالم ويستخرج منها تقريبا نسبة 1% من الاستخدام العالمي لطاقة الكهرباء فهي أحد مصادرها وتعتمد عليها عدد من الدول لتوليد الكهرباء وتعد طالقة الرياح واحدة من الأشكال الغير مباشرة للطاقة الشمسية التي تنتج عوامل متعددة منها:
تسخين الغلاف الجوي للأرض عن طريق أشعة الشمس بصورة غير متساوية
أيضا تنتج اختلافات الطبوغرافيا مع عوامل أخرى تؤدي إلى حدوث الرياح، وتتعدد استخداماتها وسنخصص حديثنا هنا عن فوائدها واستخدامها في توليد الكهرباء.
تعريفها وأهميتها
طافة الرياح يمكن تعريفها بشكل مبسط بأنها العملية التي تتحول فيها الرياح إلى صورة أخرى من صور الطاقة وهنا نتحدث عن الطاقة الكهربائية ويتم إنتاجها من الرياح عن طريق المولدات التي يتم وضعها في مناطق بعينها تكون أكثر عرضة ومناسبة لإنشاء محطات
ومولدات لاستخراج الكهرباء من الرياح، ويعود الفضل في اكتشاف الطريقة الصحيحة لتوليد الكهرباء من الرياح إلى الأبحاث العلمية المتواترة والمستمرة في هذا الشأن
وقد ظهرت عملية استخراج الكهرباء من الرياح منذ العصور القديمة فكانت الدولة المصرية القديمة من أوائل مستخدميها واستخدمت حينها لتسهيل سير المراكب في النيل وأيضا في العصور القديمة استخدمها الصينيون في استخراج المياه الجوفية وضخها.
استخدامات طاقة الرياح وأبرز خواصها
- كما ذكرنا في بدء حديثنا هي طاقة متجددة ونظيفة لا تتسبب في إضرار البيئة أو تلويثها.
- بالإضافة لذلك فهي طاقة آمنة لا تحدث أي من أشكال الخطورة أثناء توليد الكهرباء والطاقة من خلالها.
- مؤخرا وبعد حدوث ظاهرة الاحتباس الحراري آثرت العديد من الدول على استخراج وتوليد الطاقة من المصادر البديلة المتجددة كالرياح.
- الاتجاه للاعتماد على الرياح لتوليد وإنتاج الطاقة الكهربائية يأتي للتقليل من استهلاك الوقود الأحفوري.
- الأبحاث تجري الآن بشأن تخفيف وتقليل التكاليف الخاصة بالطاقة المتجددة حتى تنتشر بشكل أوسع كمصدر للطاقة أساسي.
معلومة سريعة
“العملية الفزيائية الأساسية في توليد الطاقة من الرياح هي استغلال الحركة وهنا سنجد أن توليد الطاقة من الرياح تخدم المناطق النائية البعيدة عن المدينة بشكل كبير والتي تعتمد على طواحين الهواء لتوليد الطاقة”
فوائد طاقة الرياح
- فوائدها من الصعب حصرها ولكن سنبرز أهمها ونبذة بسيطة عن أهميتها في بضع نقاط:
- توليد الكهرباء بأمان ودون تلويث البيئة فهي لا تتسبب في انبعاث الغازات الضارة ولا غيرها من الملوثات.
- استخراج الكهرباء من الرياح يعد بسيط التكلفة بالنظر لتوليد الكهرباء من المصادر الأخرى.
- توليد الكهرباء من الرياح سهل ولا يحتاج لتفاصيل معقدة ولا تحتاج تلك العملية للوقود.
- المجتمعات الصغيرة والغير قادرة أهم المستفيدين منها فهي اقتصادية واستخدامها سهل بشكل كبير.
- الاتجاه العام لدى اغلب الدول هو تحقيق الاستفادة القصوى من استخدام الرياح كمصدر من مصادر الطاقة الرئيسية.
مولدات الطاقة من الرياح وطريقة عملها
- توربينات الرياح بشكلها الحديث متوفرة في شكلين محور أفقي “VAWT” ومحور عمودي “HAWT”.
- توربينات الرياح ذات شكل المحور العمودي “VAWT” غير متوفرة بشكل كبيرة بل يمكن القول أنها نادرة الوجود والمصدر الوحيد للحصول عليها الآن هي داريوس والتي قامت بإنتاج نوع توربينات يشبه إلى حد كبير خفاقة البيض.
- التوربينات بالمحور العمودي “VAWT” هو العمود المركب بطريقة تعامدية مع الأرض ويصطف في اتجاه الريح بشكل دائم.
- أما التوربينات بشكل المحور الأفقي “HAWT” فإنها لا تحتاج دائما مسايرة حركة الرياح، ويمكن القول أن التوربينات بالمحور الأفقي أكثر عملية وفاعلية من التوربينات التي تعمل بالشكل العمودي.
- قد تستخدم التوربينات ذات المحور العمودي لاستخراج وضخ المياه في المجتمعات النائية الريفية ولكن يبقى استخدام التوربينات بالشكل الأفقي أكثر بمراحل.
- عمود التورببينات بالمحور الأفقي يتم تركيبه بشكل أفقي بالتوازي مع الأرض ولكي يعمل يحتاج لآلة لتعديل الانحراف حتى يتم تثبيته في مواجهة الرياح.
- نظام الانحراف بالتوربين الأفقي يتضمن محركات كهربائية وصناديق للتروس التي تحريكه بشكل كامل سواء إلى اليمين او اليسار بنسب بمحددة.
- يقوم جهاز التحكم بالتوربين الإلكتروني بقراءة موقع ومكان دوار الرياح وهي إحدى ادوات التوربين وتقوم بتحركيه وتعديل موقع لحصد أكبر كمية متاحة منها.
طاقة الرياح في توليد الكهرباء
- الفكرة الأساسية التي تقوم على أساسها عملية توليد الرياح من الكهرباء هي استغلال الحركة.
- التوربينات الهوائية المثبتة تتصدى للرياح وفي عملية فيزيائية يتم تحويلها إلى كهروميكانيكية.
- ريشات التوربين تقوم أثناء دورانها بالتقاط الرياح واستقطاب طاقتها الحركية.
- يتم نقل الطاقة المولدة من خلال ذارع بالتوربين إلى عمود داخلي يتم فيه مضاعفة الطاقة لتعزيز قوة الدوران.
- بعدها تمر الطاقة إلى المولد ليتم إنتاج الكهرباء ويحدث تجميع لكل الطاقة الكهربائية المتولدة من التوربينات المتواجدة في مزرعة الرياح.
عملية توليد الطاقة من الرياح ونظرة تاريخية عليها
كما سبق وذكرنا ان الاستفادة منها ظهر منذ ألاف السنين مع الدول القديمة فالدولة المصرية عرفتها قبل 3000 سنة قبل الميلاد لتسيير مراكبهم ومن بعدهم استفاد منها الصينيون في استخراج المياه الجوفية وضخها وفي بابل تم الاستعانة بطواحين الرياح لطحن وتفتيت الحبوب
وكانت المولدات الأولى في هذه العصور مصنعة بشكل بسيط جدا من مكونات بدائية فاحتوت على عارضة من الخشب عامودية ومسن يوضع بالأسفل ويربط به عمود التدوير الذي يدار
ويعمل بالرياح ومن هنا تتولد الطاقة ومع إن ظهور الطواحين بشكلها القديم كان في بلاد الشرق إلا ان أول طاحونة رياح بشكلها المتعارف عليه الآن ظهرت في القارة الأوروبية.
مراحل التطوير لاستغلال الرياح بشكل الأمثل
لم تتوقف حلقة التطور عند هذا الحد وظل الإنسان يحاول تحقيق اقصى استفادة منها وظلت المحاولات قائمة إلى أن أتت بثمارها في ثلاثينيات القرن الماضي بالولايات المتحدة الأمريكية بعدما قامت 600 ألف طاحونة هوائية بسد حاجة عدد من المناطق النائية بالكهرباء المولدة من تلك الطواحين
و كان الاعتماد عليها بشكل كبير إلى أن امتد العمران لهذه المناطق وانتشرت الكهرباء فبدأ استخدام الطواحين كمولدات رئيسية للطاقة يقل حتى بداية عقد السبعينات مع حدوث أزمة النفط عادت طواحين الهواء تستخدم من جديد لإنتاج الكهرباء وزاد الاهتمام بأبحاث توليد الكهرباء من الرياح في العقود الأخيرة وأتت النتائج جيدة جدا فكانت التوربينات القديمة تنتج طاقة من الرياح بمقدار 150 كيلو واط كأقصى حد بينما في عام 2006 قدر السعة الإنتاجية للتورببنات الحديثة بما يزيد عن 1 ميجا واط وتوربينات أقوى وصل مقدار إنتاجيتها للطاقة 4 ميجا واط.
- تعد بديل مثالي لإنتاج طاقة نظيفة متجددة
الاعتماد على الرياح لإنتاج الطاقة بالمولدات انتشر بشكل كبير في الآونة الأخيرة للمزايا التي سبق أن ذكرناها. - الرياح متوفرة بأغلب مناطق العالم وانتشرت مولدات الطاقة من الرياح بصورة أكبر من ذي قبل مع تحديثها وتعزيز قدراتها.
- الاعتماد على التكنولوجيا والتطورات الحديثة أصبح إنتاج الكهرباء بعد عام 2020 من الرياح يصل إلى 53000 تيرا واط.
- هذا المعدل أعلى من معدلات الطلب العالمي على الطاقة المولدة من الرياح وهو ما يتيح فرص هائلة للنمو في التصنيع والصيانة.
- الولايات المتحدة الأمريكية تمتلك منها ما يلزمها بل وتمتلك 3 أضعاف مقدار حاجتها من الطاقة.
إلى هنا نكون قد انتهينا من سرد شرحنا لاهم المعلومات التي تخص الرياح وكيفية توليد الطاقة والكهرباء منها وأبرز خواصها وأهم فوائدها وتاريخها ومراحل تطورها وماهي المولدات وكيف تعامل الإنسان منذ القدم مع الرياح واستغلها بشكل يحقق متطلباته لكل زمن ومدى التطور الذي طال توليد الكهرباء من الرياح وما وصلنا إليه اليوم.
