كيف تتحول طاقة الرياح الى كهرباء

كتابة دينا محمود آخر تحديث: 29 أغسطس 2020 , 09:30

تشير طاقة الرياح إلى عملية توليد الكهرباء باستخدام الرياح ، أو تدفقات الهواء التي تحدث بشكل طبيعي في الغلاف الجوي للأرض ،ويتم استخدام توربينات الرياح الحديثة لالتقاط الطاقة الحركية من الرياح وتوليد الكهرباء ، وعمل توربينات الرياح على مبدأ بسيط بدلاً من استخدام الكهرباء لصنع الرياح مثل المروحة تستخدم توربينات الرياح الرياح لتوليد الكهرباء حيث تدير الرياح ريش التوربينات الشبيهة بالمروحة حول الدوار ، والذي يقوم بتدوير المولد ، مما يؤدي إلى توليد الكهرباء.

كيف تعمل توربينات الرياح في توليد الطاقة الكهربائية

عندما تهب الرياح عبر توربينات الرياح ، تلتقط ريشها طاقة الرياح الحركية وتدور وتحولها إلى طاقة ميكانيكية ، يحول هذا الدوران عمودًا داخليًا متصلًا بصندوق تروس ، مما يزيد من سرعة الدوران بمعامل 100 ، وهذا يدور مولدًا ينتج الكهرباء.

ويبلغ ارتفاع الأبراج الفولاذية الأنبوبية 80 مترًا (262 قدمًا) على الأقل ، وهي تدعم محورًا بثلاث شفرات متصلة والعمود وعلبة التروس والمولد وأدوات التحكم ، يتم جمع قياسات الرياح ، والتي توجه التوربين إلى الدوران ومواجهة أقوى رياح ، ويتم تحسين زاوية أو ميل ريشها لالتقاط الطاقة.

وتبدأ التوربينات الحديثة النموذجية في توليد الكهرباء عندما تصل سرعة الرياح من ستة إلى تسعة أميال في الساعة (mph) ، والمعروفة باسم سرعة القطع ، ويتم إيقاف تشغيل التوربينات إذا كانت الرياح تهب بقوة حوالي 55 ميلًا في الساعة لمنع تلف المعدات.

على مدار عام ، يمكن أن تولد التوربينات الحديثة كميات قابلة للاستخدام من الكهرباء في أكثر من 90 في المائة من الوقت ، على سبيل المثال ، إذا وصلت سرعة الرياح عند التوربينات إلى سرعة قصوى تتراوح من ستة إلى تسعة أميال في الساعة ، فسيبدأ التوربين في توليد الكهرباء ، مع زيادة سرعة الرياح ، يزداد إنتاج الكهرباء.

مقياس شائع آخر لإنتاج طاقة الرياح يسمى عامل القدرة ، يقيس هذا مقدار الكهرباء التي تنتجها توربينات الرياح في فترة زمنية معينة عادة ما تكون سنة بالنسبة إلى أقصى إمكاناتها.

على سبيل المثال ، لنفترض أن الحد الأقصى للإنتاج النظري لتوربينات الرياح بسعة 2 ميغاواط في السنة هو 17520 ميغاواط في الساعة أي مرتين في 8760 ساعة ، عدد الساعات في السنة ، ومع ذلك قد ينتج التوربين 7884 ميغاواط / ساعة فقط على مدار العام لأن الرياح لم تكن تهب دائمًا بقوة كافية لتوليد أقصى قدر من الكهرباء التي كان التوربين قادرًا على إنتاجها ، في هذه الحالة ، يمتلك التوربين عامل قدرة بنسبة 45 بالمائة 7884 مقسومًا على 17520 ، تذكر هذا لا يعني أن التوربينات تولّد الكهرباء فقط 45٪ من الوقت ، غالبًا ما تحتوي مزارع الرياح الحديثة على عوامل قدرة أكبر من 40 في المائة ، وهي قريبة من بعض أنواع محطات توليد الطاقة بالفحم أو الغاز الطبيعي.[1]

ماذا يحدث بعد توليد الكهرباء من الرياح 

بعد أن يولد التوربين الكهرباء وينتقل عبر البرج ، يتوقف عند المحول الموجود في قاعدة البرج ، من المحول وتستمر الكهرباء في التدفق عبر الكابلات الموجودة تحت الأرض إلى محطة فرعية في الموقع.

بمجرد الوصول إلى المحطة الفرعية في الموقع ، تنقل خطوط الطاقة العلوية الكهرباء إلى محطة فرعية خارج الموقع ، حيث تتدفق بعد ذلك عبر خطوط نقل الجهد العالي ، تحتاج الكهرباء التي تمر عبر خطوط نقل الجهد العالي إلى خفض الجهد قبل توزيعها على منازلنا وشركاتنا.

لذا فإن الخطوة الأخيرة قبل تشغيل الأضواء ، تتضمن انتقال الكهرباء من خطوط النقل ذات الجهد العالي إلى خطوط النقل ذات الجهد المنخفض والتي نراها أحيانًا على جانب الطريق.[3]

فوائد طاقة الرياح 

  • طاقة الرياح لا تنبعث منها مواد سامة أو ملوثات في الهواء ، والتي يمكن أن تكون ضارة للغاية بالبيئة والبشر ، ويمكن أن تؤدي المواد السامة إلى تحمض النظم البيئية للأراضي والمياه ، وتتسبب في تآكل المباني ، يمكن أن تؤدي ملوثات الهواء إلى أمراض القلب والسرطان وأمراض الجهاز التنفسي مثل الربو.
  • لا تولد طاقة الرياح نفايات أو تلوث المياه وهو عامل مهم للغاية بالنظر إلى ندرة المياه. ،على عكس الوقود الأحفوري ومحطات الطاقة النووية ، تتمتع طاقة الرياح بأحد أدنى آثار استهلاك المياه ، مما يجعلها مفتاحًا للحفاظ على الموارد الهيدرولوجية.
  • طاقة الرياح هي أحدي أهم مصادر الطاقة المتجددة ، فهي لا تقوم بتلويث ولا ينضب ويقلل من استخدام الوقود الأحفوري ، الذي هو مصدر الغازات المسببة للاحتباس الحراري التي تسبب الاحتباس الحراري ، بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر طاقة الرياح طاقة أصلية ، لأنها متوفرة عمليًا في كل مكان في المصنع ، مما يساهم في تقليل واردات الطاقة وخلق الثروة والعمالة المحلية ، لهذه الأسباب فإن إنتاج الكهرباء من خلال طاقة الرياح واستخدامها الفعال يساهم في التنمية المستدامة.

عيوب طاقة الرياح 

  • قد يكون للتوربينات تأثير بصري سلبي أو يمكن اعتبارها شكلاً من أشكال التلوث البصري.
  • تتطلب مزارع الرياح مساحات شاسعة من الأرض أو يجب وضعها في مناطق حساسة بيئيًا مثل الصحاري ، على قمة التلال والتلال الجبلية أو في البحر في البحر حيث تكون قوة الرياح أقوى وثابتة.
  • تشبه توربينات الرياح المروحة العملاقة ، وبالتالي فهي تحتاج إلى القوة الحركية للرياح لتدويرها مما يعني أنه عند سرعات الرياح المنخفضة أو المستويات الطويلة من انعدام الرياح الطقس الهادئ ، لا يولد التوربين أي كهرباء مفيدة.
  • تعمل مزارع الرياح على إصابة وقتل وإزعاج أنماط طيران الطيور المهاجرة وانواع الطيور المفترسة ، تم قتل بعض الطيور وحتى الخفافيش عن طريق الطيران في ريش توربينات الرياح عند الدوران ، لكن هذه الأعداد صغيرة جدًا.
  • تتسبب توربينات الرياح في تلوث ضوضائي لأنها تنتج صوت صفير منخفض التردد حيث تدور الشفرات والتي هي نفسها مخفية إلى حد كبير بضوضاء الرياح الدافعة.
  • الاستثمار الأولي في التوربينات والنقل والأعمال الأرضية يجعل تكاليف طاقة الرياح أعلى من تكاليف مولدات الوقود الأحفوري التقليدية.
  • أفضل المواقع لتحويل الرياح إلى كهرباء بعيدة عن المناطق الحضرية المأهولة بالسكان ، مما يعني في كثير من الأحيان أنه يجب تخزين الكهرباء أو نقلها عبر مسافات طويلة من الكابلات.
  • على الرغم من أن الرياح السنوية ومخرجات الطاقة من توربينات الرياح يمكن التنبؤ بها نسبيًا ، إلا أن مستويات إنتاج طاقة الرياح بالساعة واليومية ليست لأن سرعة الرياح لا تظل ثابتة مما يعطي القليل من إنتاج الطاقة في الرياح المنخفضة.[4]

بحث عن طاقة الرياح ومستقبلها 

يستمر مستقبل الرياح في الظهور بمظهر مزدهر مع استمرار توسع البحث والتطوير ، تمثل مزارع الرياح البحرية مستقبل طاقة الرياح ، ووفقًا لـ Green Tech Media فحجم وسعة توربينات الرياح البرية على الطريق الصحيح لمواصلة الزيادة بوتيرة ثابتة ، بينما ستنمو المعدات البحرية على قدم وساق في السنوات المقبلة.

نظرًا لأن معظم كوكبنا مغطى بالمياه ، فإن طاقة الرياح لا تعيقها الحدود الجغرافية ، يمكن أن تكون توربينات الرياح البحرية أكبر بكثير من توربينات الرياح الداخلية والبرية ، لذلك تتطلع شركات مثل GE و Siemens Gamesa إلى إنتاج توربينات بقدرة 12 إلى 15 ميغاواط ، على عكس التوربينات البرية النموذجية التي تتراوح ما بين 3 إلى 4 ميغاواط.

تمتلك الرياح القدرة على أن تصبح المصدر الأساسي للكهرباء ، مع أحدث التطورات ، قد تجد الرياح نفسها يومًا ما تقود الطريق كمصدر أساسي للطاقة في جميع البلاد.[3]

الوسوم
زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق