مفهوم طاقة الرياح

تصف طاقة الرياح العملية التي يتم من خلالها استخدام الرياح لتوليد الكهرباء تعمل توربينات الرياح على تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة ميكانيكية ، يمكن للمولد تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء ، ويمكن أيضًا استخدام الطاقة الميكانيكية بشكل مباشر في مهام محددة مثل ضخ المياه.

ما هي طاقة الرياح

تشير طاقة الرياح إلى عملية توليد الكهرباء باستخدام الرياح ، أو تدفقات الهواء التي تحدث بشكل طبيعي في الغلاف الجوي للأرض ، وتستخدم توربينات الرياح الحديثة لالتقاط الطاقة الحركية من الرياح وتوليد الكهرباء وهناك ثلاثة أنواع رئيسية من طاقة الرياح وهم :

الرياح على نطاق المنفعة


: توربينات الرياح التي يتراوح حجمها من 100 كيلووات إلى عدة ميجاوات ، حيث يتم توصيل الكهرباء إلى شبكة الطاقة وتوزيعها على المستخدم النهائي من خلال المرافق الكهربائية أو مشغلي أنظمة الطاقة.

الرياح الموزعة أو “الصغيرة” :


توربينات رياح فردية صغيرة أقل من 100 كيلووات تُستخدم لتزويد المنزل أو المزرعة أو الأعمال الصغيرة بالطاقة مباشرة وغير متصلة بالشبكة.

الرياح البحرية :


توربينات رياح تُنصب في مسطحات مائية كبيرة ، عادة على الجرف القاري ، توربينات الرياح البحرية أكبر من التوربينات البرية ويمكن أن تولد المزيد من الطاقة.

كيف تعمل توربينات الرياح

عندما تهب الريح بعد توربين ريح ، تلتقط ريشها

الطاقة الحركية

للرياح وتدور ، وتحولها إلى طاقة ميكانيكية ، يعمل هذا الدوران على تحويل عمود داخلي متصل بعلبة تروس ، مما يزيد من سرعة الدوران بمعامل 100 ، وهذا يدور مولدًا ينتج الكهرباء.

عادةً ما يبلغ ارتفاع الأبراج الفولاذية الأنبوبية التي يبلغ ارتفاعها 80 مترًا (262 قدمًا) على الأقل محورًا مزودًا بثلاث شفرات ملحقة و “nacelle” ، والتي تحتوي على العمود ، وعلبة التروس ، والمولد ، وأدوات التحكم ،  يتم جمع قياسات الرياح ، والتي توجه التوربين إلى الدوران ومواجهة أقوى رياح ، ويتم تحسين زاوية ريشها لالتقاط الطاقة.

سيبدأ التوربين الحديث النموذجي في توليد الكهرباء عندما تصل سرعات الرياح إلى ستة إلى تسعة أميال في الساعة ميل في الساعة ، والمعروفة باسم سرعة القطع ، سيتم إيقاف تشغيل التوربينات إذا كانت الرياح تهب بقوة شديدة حوالي 55 ميلاً في الساعة لمنع تلف المعدات.

على مدار عام ، يمكن للتوربينات الحديثة توليد كميات قابلة للاستخدام من الكهرباء على مدار 90 بالمائة من الوقت ، على سبيل المثال إذا وصلت الرياح في التوربين إلى سرعة قطع تبلغ ستة إلى تسعة أميال في الساعة ، فسيبدأ التوربين في توليد الكهرباء ، مع زيادة سرعة الرياح يزداد إنتاج الكهرباء.

يسمى المقياس الشائع الآخر لإنتاج طاقة الرياح عامل السعة ، هذا يقيس كمية الكهرباء التي تنتجها

توربينات الرياح

في فترة زمنية معينة عادة في السنة بالنسبة إلى أقصى إمكاناتها.

على سبيل المثال ، لنفترض أن الحد الأقصى من الإنتاج النظري لتوربين رياح بقدرة 2 ميغاواط في السنة هو 17،520 ميغاواط / ساعة مرتين 8،760 ساعة ، عدد الساعات في السنة ، ومع ذلك قد ينتج التوربين فقط 7884 ميجاوات ساعة على مدار العام لأن الرياح لم تكن تهب دائمًا بقوة كافية لتوليد الحد الأقصى من الكهرباء التي كان التوربين قادرًا على إنتاجها ، في هذه الحالة يحتوي التوربين على عامل قدرة 45٪.

تذكر أن هذا لا يعني أن التوربين لا يولد الكهرباء إلا بنسبة 45 بالمائة من الوقت ، غالبًا ما يكون لمزارع الرياح الحديثة عوامل قدرة أكبر من 40 في المائة ، وهي قريبة من بعض أنواع محطات توليد الطاقة بالفحم أو الغاز الطبيعي بالإضافة أنه نوع نظيف من الطاقة لا يسبب أضرار للبيئة.

طواحين الهواء مقابل توربينات الرياح

أحيانًا يستخدم الناس مصطلحي “طاحونة هوائية” و “توربينات الرياح” بالتبادل ، ولكن هناك اختلافات مهمة. يستخدم الناس طواحين الهواء منذ قرون لطحن الحبوب وضخ المياه والقيام بأعمال أخرى ، تولد طواحين الهواء طاقة ميكانيكية لكنها لا تولد الكهرباء ، في المقابل توربينات الرياح الحديثة هي آلات متطورة للغاية مع أكثر من 8000 جزء يستخدم الطاقة الحركية للرياح ويحولها إلى كهرباء.

ما هي مزرعة الرياح؟

في كثير من الأحيان يتم بناء عدد كبير من توربينات الرياح قريبة من بعضها البعض ، والتي يشار إليها باسم مشروع الرياح أو مزرعة الرياح ، تعمل مزرعة الرياح كمحطة طاقة واحدة وترسل الكهرباء إلى الشبكة.

كيف تصل طاقة الرياح إليك

يتم توصيل التوربينات في مزرعة الرياح حتى يمكن للكهرباء التي تولدها الانتقال من مزرعة الرياح إلى شبكة الكهرباء ، بمجرد أن تكون طاقة الرياح على شبكة الطاقة الرئيسية ، سترسل المرافق الكهربائية أو مشغلو الكهرباء الكهرباء إلى حيث يحتاجها الناس.

تقوم خطوط النقل الأصغر والتي تسمى خطوط التوزيع ، بجمع الكهرباء المولدة في مشروع الرياح ونقلها إلى خطوط نقل شبكة أكبر ، حيث يمكن للكهرباء أن تنتقل عبر مسافات طويلة إلى المواقع التي تحتاج إليها ، أخيرًا توفر خطوط التوزيع الصغيرة الكهرباء مباشرة إلى بلدتك أو منزلك أو عملك.

انواع توربينات توليد الرياح

المحور الأفقي

تعد توربينات الرياح ذات المحور الأفقي هي النوع الأكثر استخداماً ، وتكون جميع المكونات (ريش ، عمود ، مولد) فوق برج طويل ، وتواجه الريش على الريح ، ويكون رمح أفقي على الأرض ، وتهب الريح على ريش التوربينات المتصلة بعمود مسبب دوران ، يحتوي العمود على ترس في النهاية والذي يحول المولد ، ينتج المولد الكهرباء ويرسل الكهرباء إلى شبكة الكهرباء ، يحتوي توربين الرياح أيضًا على بعض العناصر الرئيسية التي تضيف إلى الكفاءة ، يوجد داخل الصدف مقياس لقياس  شدة الريح ،و ريشة الرياح ، وجهاز تحكم يقرأ سرعة الرياح واتجاهها ، عندما تغير الرياح اتجاهها ، يدير المحرك وحدة الصخور بحيث تواجه الشفرات الريح دائمًا.

يأتي مصدر الطاقة أيضًا بميزة الأمان ، في حالة الرياح الشديدة ، يكون للتوربين كسر يمكن أن يبطئ سرعة العمود ، هذا لمنع أي ضرر للتوربين في الظروف القاسية.

المحور الرأسي

في توربينات المحور الرأسي ، يكون العمود الذي تتصل به الشفرات عموديًا على الأرض ، وتكون جميع المكونات الرئيسية قريبة من الأرض ، وأيضا يكوم توربين الرياح نفسه بالقرب من الأرض ، على عكس الأفقي حيث كل شيء على برج ، هناك نوعان من توربينات الرياح ذات المحور الرأسي هم رفع القائم وسحب القائم.[2]

مفهوم طاقة الرياح البحرية

تشير طاقة الرياح البحرية إلى إنشاء مزارع الرياح في مسطحات مائية كبيرة لتوليد

الطاقة

الكهربائية ، يمكن لهذه المنشآت الاستفادة من الرياح الأكثر تكرارًا وقوة المتوفرة في هذه المواقع ولها تأثير جمالي أقل على المناظر الطبيعية من المشاريع القائمة على الأرض ، ومع ذلك فإن تكاليف البناء والصيانة أعلى بكثير.