يعد استخدام طاقة الرياح لتوليد الكهرباء من الألف إلى الياء من أهم الأمور التي يبحث عنها الأشخاص في الفترة الأخيرة، وذلك مع تزايد البحث المستنر عن مصادر نظيفة للطاقة، حيث إن الرياح تعتبر مصدر نظيف للطاقة ومجاني ويمكن لأي دولة تتوفر فيها متطلبات انشاء محطات الرياح أن تستفيد من مزايا طاقة الرياح، وتتنافس العديد من الدول في انشاء محطات للرياح بمساحات كبيرة وضخمة لإنتاج أكبر قدر من الكهرباء عن طريق هذا المصدر النظيف والمتجدد والمجاني، ولذلك سنحاول خلال هذا المقال أن نتحدث عن طريقة استخدام طاقة الرياح لتوليد الكهرباء من الالف إلى الياء، ولكن في البداية سنتحدث عن: ما هي الطاقة الحركية..؟
ما هي الطاقة الحركية؟
هي طاقة متولدة نتيجة تحرك جسم معين، وتعتمد الطاقة الحركية على سرعة وكتلة الجسم، ويمكن استغلال هذه الطاقة الحركية لتدوير شفرات والتي تسبب حركة القضيب المتصل بها والمتصل بمولد للكهرباء يقوم بتحويل هذه الطاقة إلى طاقة كهربية، وبذلك يتم الاستفادة من الطاقة الحركية.
استخدام طاقة الرياح لتوليد الكهرباء من الألف إلى الياء
جاءت فكرة استخدام توربينات الرياح من فطرة طواحين الهواء التي كانت تستخدم قديماً، ويعود أول استخدام للطاحونة الهوائية في عام 1887م بواسطة جيمس بليث وكان يبلغ ارتفاع هذه الطاحونة ما يقارب 10 أمتار وتم ذلك بالتحديد في اسكتلندا، ولكن؟ هل سالت نفسك يوماً ما عن كيفية إنتاج الكهرباء من الرياح ؟ هذا ما سنوضحه خلال هذا المقال.
حركة الرياح
يعتمد توليد الكهرباء من الرياح بشكل أساسي على عنصر حركة الرياح، والتي يعتبر بمثابة الأساس الذي يبنى عليه هذا المبدأ، بحيث يتم تصميم شفرات للتوربينات تكون مناسبة للتصدي الأكبر للرياح مما يجعلها تدور بسرعات معينة وبذلك يتم استغلال حركة الرياح في دوران هذا النوع من التوربينات وبالتالي ينتهي دور الرياح وتبدأ المرحلة التالية.
دوران المروحة
بعد الانتهاء من التصدي التام للرياح يأتي دور دوران المروحة أو التوربينة والتي تكون مصممة باشكال وأحجام تختلف حسب مكان محطة الرياح، وتكون هذه التوربيانت متصلة بقضيب حديدي يدور مع دوران التوربينة وبالتالي تنقل التوربينة الحركة إلى القضيب في شكل طاقة ميكانيكية، ويتم استغلال هذه الطاقة بواسطة المرحلة التالية.
المولد الكهربي
بعد الانتهاء من تحويل الطاقة الحركية غلى طاقة ميكانيكية عن طريق التوربينات والقضيب، تنتقل هذه الطاقة إلى المولد، والذي يقوم بدوره بعملية تحويل الطاقة المكيانيكية إلى طاقة كهربية وذلك عن طريق تركيبات داخلية في هذا الجهاز، وتعتمد كمية الكهرباء المولدة على بعض الحسابات في هذا المولد يتم ادارتها بواسطة مهندسين متخصصين في هذا المجال.
كيف تظهر طاقة الرياح ؟
كما هو متعارف في مختلف العلوم أن الرياح تنبع من الشمس بسبب ظاهرة التسخين والتبريد الطبيعية والتي تحدث باستمرار على سطح الارض، ولكن كيف يتم ذلك؟
- تقوم الشمس عند الشروق بإنارة كوكب الأرض وتسخين سطح الأرض وبالتالي يتم تسخين الهواء القريب من سطح الأرض.
- عندما يتم تسخين هذا الهواء يصبح وزنه اخف مقارنة بوزنه الاصلي ويبدأ التمدد بالارتفاع لأعلى.
- مع الارتفاع، يبدا هذا الهواء الساخن في التبريد بسبب انخفاض درجات حرارة طبقات الجو العليا.
- يحدث اختلافات في درجات الحرارة بين الهواء الساخن المرتفع والهواء البارد الموجود بالأعلى وبالتالي تتكون تيارات هوائية في الاتجاه العمودي إلى الاعلى.
- تتكون التيارات الأفقية أيضاً بسبب وجود فرق في الضغط بين المناطق بحيث ينتقل الهواء من مناطق الضغط الجو العالي إالى مناطق الضغط الجوي المنخفض وتتكون الرياح.
تاريخ طاقة الرياح
- بدأ استخدام الرياح في الحركة عندما تم استخدامها في المراكب الشراعية واستغلال قوة الرياح في تحريك هذه المراكب عبر المياة.
- تم استخدام الرياح ايضاً في طواحين الهواء وذلك لطحن الحبوب اعتماداً على قوة الرياح في تحريك الطاحونة، وبدأت هذه الفكرة في مدينة بابل القديمة، وبعدها ظهرت في بلاد فارس القديمة، وكانت تتكون من عوارض خشبية.
- تم نقل هذه الفكرة إلى أوروبا عن طريق الصليبيين بعدما اندلعت الحروب الصليبية، وكان لذلك الفضل في وجود الطواحين بشكلها الحالي والتي أصبح منبعها الرئيسي في دولة هولندا.
- تم تطوير هذه الطواحين الهوائية في الولايات المتحدة الأمريكية بحيث أصبحت أكثر تطوراً من ناحية التصميم والذي ساعد على الاستغلال الأفضل للرياح، كما ساعدت هذه الطواحين أيضاً في ضخ المياة.
التقنيات الحديثة لتسخير طاقة الرياح
هناك تصميمات أساسيان في هذه التقنيات:
- التصميم الرأسي: يعد التصميم الأقل استخداماً في جميع أنحاء العالم، حيث يتم تركيب القضيب بشكل عمودي على الأرض، والسبب في انها لا تستخدم كثيراً أنها إلى ضبط مستمر لموازنة الرياح بسبب تغيير الاتجاه المستمر للرياح.
- التصميم الأفقي: يعتبر الأكثر انتشاراً حيث لا يتطلب تعديلاً في حالة تغير مسار اتجاه الرياح، ولكنها لا تتحرك من تلقاء نفسها عند وجود الرياح لأنها مرتبطة بأنظمة كهربية تقوم بإدارتها.
وفي نهاية المقال وبعد أن قمنا بتوضيح جميع خطوات استخدام طاقة الرياح لتوليد الكهرباء من الألف إلى الياء، يمكنك مشاهدة وقراءة معلومات أكثر تعمقاً من خلال مصادر أخرى عبر الانترنت ويمكنك أيضاً متابعتنا للحصول على المزيد من المعلومات من خلال المقالات المستقبلية.