انواع التوربينات ومميزاتها

كتابة: Riyam Tawfeeq آخر تحديث: 13 يونيو 2021 , 10:09

ما هي أنواع التوربينات

التوربينات هي أجهزة لها أعضاء دوارة، تتم إدارتها من قبل سائل أو غاز، مثل البخار، الهواء، الغاز، والماء، تغير التوربينات الطاقة الحركية لشيء ما إلى طاقة حركية خاصة وتسمى تلك الطاقة بطاقة الدوران والتي تستخدم في تحريك جميع الآلات. تعمل التوربينات على توصيل الطاقة الميكانيكية إلى الآلات أخرى من خلال دوران المحور الدوار والذي يسمى Rotor.

ساعدت التوربينات العديد من الآلات المختلفة في العمل، منها مضخات المياه والمولدات الكهربائية. جميع الطاقة والكهرباء المستخدمة في إضاءة المنازل والأماكن الأخرى التي تحتاج إلى إضاءة، مصدرها مولدات تتم تحريكها من قبل التوربينات. للتوربينات أنواع مختلفة ويتم استخدام كل نوع من التوربينات في عمل خاص بها. في ما يلي أنواع التوربينات:

  • توربينات مائية.
  • توربينات البخار.
  • توربينات الغاز.
  • توربينات الرياح .

توربينات مائية

يتم استخدام التوربينات المائية في محطات توليد الطاقة الكهرومائية، والماء هو العامل الأساسي في عملية توليد الطاقة الكهرومائية، حيث يبدأ العمل على تجميع كميات كبيرة جدا من الماء في السد، وكل ما زادت كمية الماء يزداد الضغط، وبعد إن يتم جمع كمية الكافية يتم تدقيقه من خلال أنبوب كثير وضخم يسمى أنبوب penstok.

تقع التوربينات المائية في نهاية القلم (الأنبوب)، حيث يبدأ الماء المضغوط بضرب ريش التوربين المائي وبسبب الضغط الكبير الذي يحصل لريش التوربين يبدأ بالدوران والعمل. وهذا التوربين المائي متصل بمولد يولد الكهرباء والطاقة والسرعة جميعا تعتمد على تدفق وضغط الماء وشكل ريش التوربين.

للتوربينات المائية نوعين رئيسيان هما:

  • توربين مائي من نوع الدافع: من خلال التوربينات الدافعة يتم تحويل الطاقة الحركية للمياه إلى طاقة ميكانيكية يتم من خلال توليد الكهرباء. ومثال على نوع هذا التوربين هو توربين بتلون.
  • توربين مائي لرد الفعل: تم تصميم جميع التوربينات بطريقة يمكن من خلالها أن تتولد طاقة من جانب واحد فقط حينها يتدفق الماء من خلاله فقط.

مميزات التوربينات المائية

  •  من خلال استخدام التوربينات المائية يمكن لكل دولة أو منطقة أن توفر الطاقة الكهربائية من خلال التوربينات المائية فقط دون الحاجة إلى استخدام مولدات دولية، من مصادرها الخاصة وكذلك بتكاليف أقل.
  • من خلال التوربينات المائية يمكن الحصول على مصادر طاقة كهربائية أكثر أمانا وبأقل تكلفة، وهذا أهم ما يميز التوربينات المائية عن باقي أنواع التوربينات.
  • من أهم المميزات التي تضمها التوربينات المائية هي تخزينها لطاقة الكهربائية، والتي يتم استخدامها والاعتماد عليها في حال حدوث انقطاع في التيار الكهربائي، وتعد هذه الميزة هي الميزة الأساسية التي تجعل أغلب المناطق والدول الاعتماد عليها.

التوربينات البخارية

يتم استخدام التوربينات البخارية في محطات توليد الطاقة الحرارية والنووية، من خلال التوربينات البخارية يتم تسخين المياه وإنتاج طاقة بخارية كبيرة تتدفق في التوربينات لتوليد طاقة كهربائية. حيث تعتبر التوربينات البخارية من أهم أنواع التوربينات المستخدمة في توليد الطاقة الكهربائية حول العالم .

تم اختراع التوربينات البخارية في عام 1884م من قبل السير تشارلز بارسونز، وفور اختراعه احتلت محل الآلات البخارية القديمة التي كانت تعمل بمكبس والتي كانت تتسبب مشاكل وصعوبة في العمل. حوالي 80% من محطات توليد الكهرباء حول العالم يتم استخدام التوربينات فيها، حيث تعد هي الأقوى من ناحية الكفاءة والقوة.

مميزات التوربينات البخارية

  • تتمتع توربينات البخار بوثوقية وأمان عالي جدا وخاصة في الحالات التي تتطلب وتحتاج إلى إنتاج طاقات عالية مستدامة. لدى توربينات البخار حركة هزازا اقل بكثير على عكس باقي المحركات الترددية وهذا ما يميزها من ناحية العمل عن باقي التوربينات والمحركات الأخرى.
  • تحتاج توربينات البخار إلى معدلات تدفق اقل بكثر من توربينات الغاز وهذه هي أهم ميزة وفرق بين التوربينات البخارية والتوربينات الغازية.
  • لدى التوربينات الغازية نسبة عالية جدا من الطاقة مقارنة بالمحركات الترددية الأخرى. لدى التوربينات البخارية كفاءة عالية جدا من ناحية الطاقة الحرارية.

توربينات الغاز

يمكن تعريف توربينات الغاز بأنها محركات احتراق داخلية، ولا تستخدم فقط في توليد الطاقة الكهربائية مثل باقي التوربينات بل تستخدم في دفع الطائرات والمروحيات أيضاً، وتحتوي توربينات الغاز على نظام كامل متكون على ضاغط محوري في المدخل.

ويحتوي هذا النظام على شفرات دوارة عديدة يمكنها امتصاص كميات كبيرة من الهواء وبعدها ضغطه وهذا ما يزيد درجة الحرارة فيها،  ثم يتم إمداد هذا الهواء المضغوط في غرفة الاحتراق، وبعدها يتم إضافة الوقود إلى غرفة الاحتراق ويبدأ جهاز الإشعال في إشعال الوقود في الغرفة.

ومن خلال هذه العملية يتم إنتاج كميات كبيرة من غازات العادم والتي تساعد في التدفق عبر توربينات الغاز وتوليد طاقة الكهربائية أو الطاقة الحرارية.

مميزات توربينات الغاز

  • من أهم مميزات توربينات الغاز من ناحية التكلفة فهي لا تطلب تكاليف كبيرة جدا، على عكس باقي أنواع التوربينات الأخرى.
  • أفضل ما في توربينات الغاز هو إمكانية تشغيلها وإلغاء تشغيلها في مدة قصيرة جدا.
  • تحتاج توربينات الغاز إلى عاملين لديهم مؤهلات متوسطة في العمل والتشغيل وكذلك عدد عمال اقل. يمكن لتوربينات الغاز تشغيل فقط لتغذية وقت الذروة ويمكن تشغيلها بشكل مستمر أيضا.
  • عند تشغيل توربينات الغاز لا تأخذ وقتا طويلا في البدء.
  • من المميزات التي تميزها عن باقي التوربينات هي عدم أخذ كميات كبيرة من الماء لتبريد على عكس الأنواع الأخرى.

توربينات الرياح

توربينات الرياح هي أجهزة تحول طاقة الرياح إلى طاقات حركية منحنية، ويزود هذا النوع من التوربينات بمولد كهرباء لشتغيل الآلات الأخرى لاستكمال عملها، على سبيل المثال الآلات طحن الحبوب أو الآلات ضخ المياه.

بدأت تطور فكرة توربينات الرياح منذ الإف السنين حتى وقتنا الحالي، والآن تم البدء بتصنيع توربينات الهواء بشكل متطور وحديث قد تم استخدام توربينات عمودية وأفقية كبيرة، وكذلك التوربينات الصغيرة والكبيرة ولكل توربين عمل خاص، مثلا توربينات الرياح الصغيرة تعمل على شحن البطاريات، أو تخزين طاقات احتياطية، أو لمساعدة إبحار القوارب الصغيرة.

أما توربينات الرياح الكبيرة تستخدم في الأعمال الواسعة والتي أصبحت المصدر الأساسي في إنتاج الطاقة التي تخدم المباني التجارية. بالتوربينات الكبيرة يمكنها توليد 6 ميجاوات، لو قارنت بين توربينات الرياح الكبيرة والوقود الأحفوري فتوربينات الرياح هي الأكثر فائدة والأقل مشاكل، وكذلك تستطيع توفير طاقة كبيرة يمكنها أن تخدم عدة مدن في العالم.

أجزاء توربينات الرياح

  • توربينات الرياح التي لديها محور أفقي ويطلق عليها (HAWT).
  • توربينات الرياح التي لديها محور رأسي ويطلق عليها (Savonius VAWT).
  • توربينات الرياح التي لديها محور رأسي من نوع آخر ويطلق عليها (Darrieus VAWT).

مميزات توربينات الرياح

  • تعمل توربينات الرياح على تخفيض معدل ثاني أؤكسد الكربون في الجو، وهذا يعني إن توربينات الرياح تحافظ على البيئة.
  • طاقة توربينات الرياح لا تحتوي على أي ملوثات على عكس الوقود الاحفوري والطاقات النووية الأخرى.
  • توربينات الرياح غير مكلفة نهائيا.
  • لا تتأثر توربينات الرياح في أسعار الوقود الأحفوري نهائيا.
  • لا تحتاج توربينات الرياح إلى حفر وتنقيب ولا حتى إلى محطات توليد.
  • توربينات الرياح قابلة للتجديد في أي وقت لأنها طاقة غير نافذة. [1]
المراجع
إشترك
نبّهني عن
guest
0 تعليقات
رد خطي
الإطلاع على كل التعليقات
زر الذهاب إلى الأعلى