كيف تعمل طاقة الرياح وكذلك استخدامات طاقة الرياح، كما سنقدم ما هي طاقة الرياح؟ وكذلك سنتحدث عن سلبيات طاقة الرياح، وكل هذا من خلال مقالنا هذا تابعونا.
كيف تعمل طاقة الرياح
للإجابة عن سؤال كيف تعمل طاقة الرياح فإنه لابد من معرفة كيف تأتي الرياح، تأتي طاقة الرياح من الشمس فهي شكل من أشكال الطاقة الشمسية لأن الرياح تنتج من حرارة الشمس حيث إن الشمس تقوم على تسخين كل سطح الأرض بمقدار متفاوت فإن الهواء الموجود بالقرب من سطح الأرض يسخن، فيرتفع الهواء الساخن إلى أعلى فينخفض الضغط الجوي القريب من سطح الأرض فيُستبدل بالهواء البارد ليحل مكانه، وهذه الحركة الجوية يُطلق عليها اسم الرياح، وعند استغلال الرياح في تحريك المراوح الهوائية باستخدام أساليب التكنولوجيا المتطورة وتحويلها إلى طاقة كهربائية يُطلق عليها اسم طاقة الرياح، وقديمًا كانت تُستخدم طاقة الرياح عن طريق الطواحين الهوائية التي كانت تقوم بطحن الحبوب وضخ المياه.
أما حديثًا فقد تم الإجابة عن سؤال: “كيف تعمل طاقة الرياح؟” بشكل أوضح؛ وذلك عن طريق وجود مراوح هوائية كبيرة الحجم موصولة بمولدات كهربائية، فعندما تدور هذه المراوح الهوائية بفعل طاقة الرياح فإن دور المولد الكهربائي يتمثل بتحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية أي توليد الكهرباء، وتتكون المراوح الهوائية من ثلاثة أجنحة ضخمة قد يصل طولها إلى 162م تُحركها الرياح موجودة على برج أو عمود قد يصل ارتفاعه إلى 240م، ويمكن لهذة المراوح الهوائية أن تُنتج حوالي 4.8 إلى 9.5 ميغاواط من الطاقة الكهربائية، وهناك مراوح هوائية أصغر يمكن استخدامها لإنتاج الطاقة للمنازل بشكل مستقل.
وهناك مزارع الرياح وهي المناطق التي يكون فيها أكبر عدد من المراوح الهوائية فتُنتج أكبر طاقة ممكنة، ويمكن حساب الطاقة الناتجة من الرياح من المتوسط الحسابي لسرعة الرياح في منطقة معينة وتُقسم الطاقة الناتجة إلى فئات من 1 إلى 7 أقلها واحد وأكبرها سبعة، وتوجد أكبر قاعدة لإنتاج الطاقة من الرياح في العالم في الصين وهي قاعدة جيوتشيوان لطاقة الرياح حيث تُنتج أكثر من 6000 ميغاوات من الطاقة، ويمكن أن تكون مزارع الرياح على البحر مثل مزارع الرياح الموجودة على نهر التايمز حيث الرياح القوية، ويتزايد توليد الكهرباء من طاقة الرياح واستغلالها بشكل كبير وأكثر الدول استغلالًا لطاقة الرياح هي الصين والولايات المتحدة الأمريكية.
استخدامات طاقة الرياح
1- توليد الطاقة الكهربائية:
تُعدّ طاقة الرياح مصدراً من مصادر الطاقة البديلة التي تستخدم للتقليل من استخدام الوقود الأحفوريّ، هذا كما تُعد من أشكال الطاقة المتجدّدة، ويُمكن استخدام نظام مولّد يعمل بواسطة توربينات الرياح (بالإنجليزيّة: turbines)؛ للحفاظ على طاقة الرياح، وذلك وفقًا لموقع (Wind Job).
فعندما تهبّ الرياح على شفرات التوربينات، يقوم الدوار بإدارة عمود التوربين، وعندها يتمّ توصيل العمود بمولّد يقوم بتحويل طاقة الرياح إلى طاقة ميكانيكيّة، الأمر الذي يؤدّي إلى دوران المُولّد، وإنشاء الطّاقة الكهربائيّة، أو الطّاقة.
ويُشار إلى وجود نوعين من توربينات الرياح، وهما: التوربينات ذات المحور الأفقيّ (بالإنجليزيّة: HAWTs)، والتوربينات ذات المحور الرأسيّ (بالإنجليزيّة: VAWTs).
وقد انتشر استخدام طاقة الرياح لتوليد الكهرباء على الرغم من تعقيد استخدامها، ويتمّ استخدام مزارع الرياح التي تحتوي على مجموعة من التوربينات الكبيرة المُصممة خصيصاً لتوليد الطاقة الكهربائيّة، لذلك تتطلّب مزارع الرياح تصاميم خاصة ومناسبة تشتمل على كافّة الجوانب؛ كعدد التوربينات، وحجم الأرض، وغيرها من العوامل.
2- المساعدة في الإبحار:
تستخدم بعض شركات النقل البحريّ الحديثة طاقة الرياح كوسيلة في مجال النقل، إذ تحتوي سفن الشحن، وسفن صيد الأسماك على طائراتٍ ورقيّةٍ كبيرةٍ مثبتةٍ عليها، تقوم بالمساعدة على تقليل استهلاك الوقود في الرحلات الطويلة بنسبة 30% في الظروف المناسبة.
ويُنصح باتّباع هذه الطريقة؛ لتقليل المبالغ الماليّة اللازمة للوقود، وللحدّ من انبعاثات الكربون.
3- ممارسة الأنشطة الرياضية:
تعتمد العديد من الأنشطة الرياضيّة على طاقة الرياح، ومنها:
– الإبحار الأرضيّ:
هذا النشاط شبيه بالإبحار العادي، إلا أنّه ينفّذ على الأرض بالاستعانة بمركبة صغيرة ذات عجلات وشراع.
– ركوب الأمواج:
(بالإنجليزيّة: Kite Surfing)، وهي نشاط رياضيّ يقوم به الشخص من خلال الركوب على لوح الأمواج، والإمساك بالشراع أثناء ذلك؛ للوصول إلى ارتفاعات عالية.
– ضخ الماء:
يُمكن الاعتماد على طواحين الرياح في توليد الطاقة اللازمة لضخّ مياه البرك والآبار، للاستفادة منها في أغراض الرّي والشرب وغيرها، وبما أنّ الضخّ لا يتطلّب طاقة تشغيلية، ولا يحتاج سوى طاقة الرياح المُتاحة فقط، تكون هذه الطريقة مفيدة جدًا في الأماكن النائيّة التي لا يُمكن أن تصلها طرق الضخّ التقليديّة.
وتعتمد قدرة الطواحين في ضخّ المياه على عدد من العوامل، أهمّها:
– سرعة الرياح، إذ يجب أن يتراوح متوسط سرعة الرياح بين (12-18) كم/ ساعة لتعمل الطواحين بصورة فعّالة.
– عمق منسوب مياه الآبار والبرك.
– نوع الطاحونة الهوائية.
ما هي طاقة الرياح؟
طاقة الرياح هي واحدة من أسرع تقنيات الطاقة المتجددة نموًا، حيث يتزايد الاستخدام في جميع أنحاء العالم ويرجع ذلك جزئيًا إلى انخفاض التكاليف، زادت القدرة العالمية المركبة لتوليد طاقة الرياح في البر والبحر بمعامل 75 تقريبًا في العقدين الماضيين، حيث قفزت من 7.5 جيجاوات في عام 1997 إلى حوالي 564 جيجاوات بحلول عام 2018. مثل الطاقة الشمسية تعد طاقة الرياح مصدر الطاقة الأسرع نموًا في العالم، على سبيل المثال تهدف الولايات المتحدة إلى إنتاج 20 بالمائة من الكهرباء بواسطة طاقة الرياح بحلول عام 2030، ولا شك في أن طاقة الرياح ستقلل من طاقتنا الاعتماد على الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط والغاز في العقد المقبل، طاقة الرياح هو مصدر متجدد ونظيف للطاقة ولا يولد أي غازات دفيئة.
تنتج الرياح عن التسخين غير المتكافئ للغلاف الجوي بفعل الشمس والتغيرات في سطح الأرض، عند توليد الرياح تعمل التوربينات على تحويل الطاقة في الرياح إلى كهرباء عن طريق تدوير ريش تشبه المروحة حول الدوار، يقوم الدوار بتحويل عمود الإدارة والذي يقوم بتشغيل مولد كهربائي، هناك ثلاثة عوامل رئيسية تؤثر على كمية الطاقة التي يمكن أن يستغلها التوربين من الرياح: سرعة الرياح وكثافة الهواء ومنطقة الانجراف.
ظهرت توربينات الرياح لأول مرة منذ أكثر من قرن، وذلك بعد اختراع المولد الكهربائي في ثلاثينيات القرن التاسع عشر، تم توليد طاقة الرياح في المملكة المتحدة والولايات المتحدة في عامي 1887 و1888 ولكن يُعتقد أن طاقة الرياح الحديثة قد تم تطويرها لأول مرة في الدنمارك، حيث تم بناء توربينات الرياح ذات المحور الأفقي في عام 1891 وبدأت توربينات الرياح بطول 22.8 مترًا.
لا تكلف الرياح أي شيء وبالتالي فإن تكاليف التشغيل تقترب من الصفر بمجرد بدء تشغيل التوربين، تتواصل الجهود البحثية في مجال التكنولوجيا لمواجهة التحديات لجعل طاقة الرياح أرخص وبديلاً قابلاً للتطبيق للأفراد والشركات لتوليد الطاقة، من ناحية أخرى تقدم العديد من الحكومات حوافز ضريبية لخلق نمو لقطاع طاقة الرياح.
سلبيات طاقة الرياح
1- لا يمكن لهذه الطاقة أن تزود قطاع النقل مما يؤدي إلى إعتماد قطاع النقل فقط على المنتجات النفطية.
2- على الرغم من أنّها طاقة متجددة إلا انها موسمية كما أنّه في بعض الاحيان لا تتوافق سرعة الرياح مع الطاقة الكهربائية.
3- التأثير البصري لدوران التوربينات والضوضاء الصادرة عنها قد تزعج الأشخاص القاطنين بجوار حقول الرياح، ولتقليل هذه التأثيرات يفضل إنشاء حقول الرياح في مناطق بعيدة عن المناطق السكنية.
4- اختيار الموقع المناسب لإنشاء التوربينات.
5- الأثر البيئي لعمليات البناء والتشغيل المتعلقة بالتوربينات.
6- تتسبب التوربينات العملاقة أحياناً في قتل بعض الطيور خصوصاً في فترة هجرتها.
