طاقة الرياح

 

طاقة الرياح وأول من بنا طواحين الرياح

طاقة الرياح هو مصطلح يطلق علي الكهرباء المولدة من حركة الرياح من خلال حركة طواحين الرياح؛ وتسمي هذه الطاقة بالطاقة الكهرو ميكانيكية وهي من أنواع للطاقات المتجددة التي لا تنفد مع مرور الزمان؛ طاقة الرياح هي طاقة نظيفة لا ينتج عنها انبعاثات كربونية وهي ليست مثل الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط ومشتقاته التي ينتج عنهما الانبعاثات الكربونية، تحتاج طواحين الرياح الي أماكن مفتوحة مثل الصحراء للاستفادة من سرعة الرياح ولوضع اكبر عدد من الطواحين ويصلح انتاج الكهرباء من طاقة الرياح في الأماكن الريفية أيضاً وذلك يرجع لقلة المباني وانها غير مرتفعة مما توفر الرياح بالسرعة المطلوبة؛ كلما ازدادت سرعة الرياح كلما ازدادت الطاقة المولدة منها إلا انه بشكل عام لا تكفى طاقة الرياح ذروة الاستهلاك وللاستفادة من طاقة الرياح في المنازل بشكل دائم طوال اليوم نحتاج الي البطاريات لتخزين الطاقة بها أو تلجئ بعض المنازل الي الاعتماد على الطاقة الشمسية بجانب طاقة الرياح أو بالاعتماد علي طاقة الرياح بجانب مصدر التيار من الشبكة العمومية لتوفير تيار كهربائي مستمر.

مزارع الرياح

 من الممكن عمل مزارع الرياح في البر أو في البحر؛ والرياح التي تولد من البر فإن بناء مصدرها غير مكلف وتنافسي مقارنتاً بالرياح التي تولد من البحر؛ يعتبر مصدر الرياح التي تولد من البحر هو مصدر دائم ويمكن الاعتماد عليها ولكن لها تكلفة صيانة عالية وبنائها مكلف للغاية، تعتبر الدنمارك من أكثر دول العالم استخداماً لطاقة الرياح فهي تنتج أكثر من ثلث احتياجها من طاقة الرياح وتستخدم 83 دولة أخري طاقة الرياح حول العالم وذلك بجانب الطاقات الغير متجددة؛ ينتج العالم من طاقة الرياح 336 جيجا وات من الاحتياج العالمي لطاقة الكهرباء وهذا المعدل في عام 2014 وذلك القيمة تقدر بنسبة 4 % من اجمالي استهلاك الكهرباء العالمي.

كيفية تصميم عنفات الرياح  

 تبني عنفات الرياح المستخدمة في تحويل الطاقة الحركية الي طاقة كهربائية علي نمط المحور الرأسي والمحور الأفقي؛ يوجد ثلاثة أنواع أو ثلاثة احجام للعنفات:

• تستخدم العنفات الكبيرة التي طلق عليها مزارع الرياح كمصدر استراتيجي للدول لتوفير الطاقة الكهربائية ولتقليل اعتمادهم على الوقود الاحفوري.
•  تستخدم العنفات المتوسطة لإمدادات الطاقة المنزلية ويباع الطاقة غير المستخدمة أو الفائضة الى الشركات للاستفادة منها في عمليات التصنيع.
• تستخدم العنفات الصغيرة في شحن البطاريات المساعدة.
•  تعتمد العنفة في تصميمها على الاستفادة من اكبر قدر من الطاقة الحركية للرياح؛ توجه العنفة في اتجاه الرياح بشكل دائم للاستفادة الكاملة من هبوب الرياح لتحويل الطاقة الحركية الي طاقة كهربائية؛ وضع فزيائي ألماني يسمي ألبرت بيتز نظرية لتوضح استخلاص الطاقة الريحية باستخدام آلة لتبين كمية الطاقة المستفادة منها فوجد أنه لا يمكن  استخلاص طاقة اكبر من 59.3 % من الطاقة الحركية للرياح ولكن يمكن للتصميمات الحديثة أن تصل نسبة الطاقة المستخلصة من الرياح الى 80 % ؛يرجع ذلك الهدر من الطاقة الى الديناميكا الهوائية للعنفة الريحية بمعني عندما يمر الهواء بعنفة بسرعة كبيرة فكمية الهواء المتدفق يتشوه عند التقائه بالعنفة التي تليها مما يقلل من سرعة الرياح فلذلك يتحدد ابعاد الشفرات وشكلها للعنفة الهوائية وحساب مقاومة الشفرات للعنفة بدراسة تأثير الديناميكا الهوائية عليها وهذا يزيد من كفاءة استخلاص الطاقة من الرياح.

تاريخ طاقة الرياح:

•  أول من بني طواحين الرياح هم الأسكتلنديين في يوليو 1887 على يد البروفيسور جيمس بليث حيث بني العنفات على ارتفاع 10 أمتار فوق منزلة والطاقة الناتجة أضاءت منزلة وورد الكهرباء الفائضة منه لإضاءة الشارع الرئيسي لبلده.
•  في الولايات المتحدة صممت عنفة بحجم أكبر علي يد المهندس تشارلز برش وبنها بواسطة شركة هندسية في منزلة حيث كان قطر العنفات الدوارة 17 متراُ وعلى ارتفاع 18 متراً لتنتج كمية من الطاقة تقدر ب 12 كيلو وات حيث كانت تضئ 100 مصباح متوهج الضوء ثلاثة مصابيح قوس وتوفر الطاقة الكهربائية أيضاً لمختلف المحركات المختبرية.

لماذا لم تنتشر طاقة الرياح بشكل كبير:

لأنه تبحث الدول دائماً عن مصادر الطاقة الأعلى كفاءة وقليلة التكلفة؛ طاقة الرياح كفاءتها غير عالية فإنها تنتج 4 % من اجمالي انتاج الكهرباء العالمي فى عام 2014.