كيف تنتج الطاقة الكهربائية من طاقة الرياح

استطاع الخبراء توليد الطاقة الكهربائية من طاقة الرياح، فكيف تم ذلك؟

3 إجابات

بدأ العمل بـطاقة الرياح منذ آلاف السنين لتحريك السفن الشراعية ورفع المياه وطحن الحبوب، لذلك سميت تلك المراوح العملاقة بطواحين الهواء (Windmill) والتي يتم تطويرها اليوم إلى توربينات تنتج الكهرباء.

مبدأ عمل التوربينات بسيط للغاية، تخيل مروحة كهربائية تستهلك الكهرباء لتدور وتولد الرياح، تعمل التوربينات بطريقات معاكسة حيث تقوم الرياح بتحريك شفرات المروحة الضخمة، ويؤدي ذلك إلى اختلاف ضغط الهواء بين طرفي الشفرة لينتج قوة ترفع الشفرة مسببةً دوران المروحة بأكملها، ويتم وصلها إلى علبة تروس تعمل على زيادة عدد مرات الدوران بحيث تصبح كافية لتوليد الكهرباء.

تحمل الرياح كميات كبيرة من الطاقة الناتجة بالأصل من الطاقة الشمسية التي تُسخّن الغلاف الجوي للأرض، مما يؤدي لاختلافات في كثافة الهواء وحرارته بين منطقة وأخرى، تؤدي هذه الفوارق إلى حركة الهواء باتجاه معين، وتلعب التضاريس دورًا مهمًا في توجيه تلك الحركة وشدتها، كما أن دوران الأرض بسرعة حول نفسها وحول الشمس يشكل عاملًا مهمًا أيضًا.

تنقسم التوربينات إلى نوعين أساسيين حسب وضعية محور دوران الشفرات، النوع التقليدي الأول هو النوع الأفقي والمعروف للجميع، والنوع الثاني هو النوع العمودي الأقل انتشارًا، ويتم إنشاء هذه التوربينات بأعداد كبير على اليابسة أو في البحر، فيما يسمى بمزارع الرياح.

أكمل القراءة

من الآثار الإيجابية للشمس هي أنها تسخن طبقات الهواء، والطبقة الساخنة من الهواء تنتقل لأعلى وتحل محلها الطبقة الباردة حتى تسخن وترتفع وهكذا، هذا التتابع الحركي يسمى حركة الرياح، ولعله تأثير إيجابي لأنه مكننا من اكتشاف أحد أهم المصادر المتجددة للطاقة، وهي طاقة الرياح.

أما عن توظيف طاقة الرياح لاستخراج الطاقة الكهربائية منها، وذلك بالطبع لتشغيل المعدات والمولدات الكهربائية، فهو أمر بسيط، وتعتمد فكرته على تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة كهربائية.

يتم هذا التحويل من خلال التوربينة الهوائية، وذلك من خلال تصميم التوربينات الذي يجعلها تؤثر على الهواء المار خلال شفراتها (blades)، فعندما يمر التيار الهوائي خلال الشفرات، تقوم بدورها في تغيير كمية الهواء بين كل شفرة والأخرى، هذا الاختلاف الذي يتسبب في دوران الشفرات (مروحيات التوربينة)، هذا الدوران ينتج عنه طاقة حركية، هذه الطاقة تنتقل إلى ترس كبير يدور بسرعة 18 لفة في الدقيقة، ويضاف تروس أخرى كبيرة مع ذاك الترس الكبير لأن هذه السرعة تعتبر غير كافية، فتزداد السرعة بذلك إلى 1800 لفة في الدقيقة، وهي سرعة قادرة على توصيل طاقة الدوران إلى المولد المسؤول عن تحويلها إلى طاقة كهربية.

ولكن لا يقف تصميم التوربية إلى هنا، فهي مصممة أيضًا للسيطرة على السرعات الزائدة التي يمكن أن تفسد هيكل التوربينة وعملها.

أكمل القراءة

تنطوي عمليّة توليد الطاقة الكهربائية بالاعتماد على طاقة الرياح على استخدام التوربينات الهوائيّة العملاقة، حيث يتألف التوربين من ثلاث شفرات تشبه المروحة، وتكون معلّقة على برج مرتفع إذ يصل ارتفاعه إلى 20 متر أو أكثر، تتولّد الرياح نتيجة للتغيرات الجويّة التي تشمل درجة الحرارة والضغط والتي تحدث بشكل أساسي بسبب الشمس، وتلتقط شفرات التوربين الرياح التي تقوم بتحريكها وتدويرها، والتي بدورها تقوم بتوليد الطاقة الكهربائيّة عن طريق استخدام مولّد كهربائي مؤلّف من مغناطيسات تؤمن حقل مغناطيسيّ منتظم، واستخدام ملّف مصنوع من أسلاك ناقلة ملفوفة عددًا محدّدًا من المرات، يتحرك ويدور بسرعة ثابتة ضمن الحقل المغناطيسيّ.

وتتولد عن حركة الملف حول المغناطيس تيار كهربائي متناوب (AC)، ومن ثم يتم تحويله إلى تيار كهربائي مستمر (DC) للاستفادة منه بشكل أكبر عن طريق شحن البطاريات الكهربائيّة المختلفة، ولتوليد الطاقة الكهربائيّة جب أن تكون متوسط ​​سرعة الرياح أعلى من 5 متر/ثانية. وتعتبر المواقع المثاليّة لإنشاء توربينات الرياح: المزارع والشواطئ وجميع الأماكن البعيدة عن الأبنية، لأنّ الأبنية تعمل كحاجز يمنع وصول الهواء إلى التوربين، وتعتبر طاقة الرياح من مصادر الطاقة النظيفة لأنّ الرياح مصدر طاقة غير ملوث ومتجدد، والتي يمكننا الاعتماد عليها في المستقبل.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "كيف تنتج الطاقة الكهربائية من طاقة الرياح"؟