أشهر المعلومات التي يجب معرفتها حول توربينات الرياح

نعلم جميعاً أن العالم يحتاج إلى المزيد من مصادر الطاقة المتجددة، وعندما يتعلق الأمر بشأن الوقود الأحفوري فإن هذا المورد محدود وسوف ينفد في النهاية، وإذا أردنا أن نعيش في عالم مريح مدفوع بالكهرباء الذي نعيشه الآن فنحن حقاً بحاجة إلى إيجاد مصادر بديلة للطاقة، ومن أهم وأنظف أشكال مصادر الطاقة البديلة طاقة الرياح.

ما هي توربينات الرياح؟

هي عبارة عن آلات تعمل على تحويل الطاقة الحركية الموجودة في الرياح إلى طاقة ميكانيكية أو كهربائية، حيث تتكون توربينات الرياح عادةً من أساس وبرج ودوار ومولد وشفرات، وتدور هذه الشفرات بسرعة ما بين 15-20 دورة في الدقيقة بسرعة ثابتة، ومع ذلك يعمل عدد متزايد من الآلات بسرعة متغيرة، كما يوجد هناك نوعين من أنواع توربينات الرياح وهما: توربينات الرياح ذات المحور الأفقي وتوربينات الرياح ذات المحور الرأسي.

كيف تعمل توربينات الرياح؟

عادةً ما يتم إنتاج طاقة الرياح عندما يكون هناك تدفق كبير للهواء في الغلاف الجوي، حيث تسمى هذه الطاقة بالطاقة الحركية، وهنا يأتي دور توربينات الرياح لتحويل هذه الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية، حيث تقوم توربينات الرياح بذلك عن طريق التقاط الطاقة الحركية للرياح، فعندما تهب الرياح على جانبي كل شفرة يتسبب شكلها في جعل ضغط الهواء المحيط بها غير منتظم، مما يسمح لها بالبدء في الدوران نتيجة لذلك، وأن هذه الشفرات الدوارة متصلة بالعمود الرئيسي الذي يدور مولداً داخلياً ينتج الكهرباء نتيجة لذلك.

ما مقدار الطاقة التي تنتجها توربينات الرياح؟

تبدأ توربينات الرياح في إنتاج الكهرباء عندما تصل سرعة الرياح من 6 إلى 9 أميال في الساعة، ويجب أن تغلق إذا تجاوزت 55 ميلاً في الساعة (88.5 كيلومتراً في الساعة)، وذلك لأن آليتها تكون في خطر التعرض للضرر بسبب الهواء الشديد خصوصاً في فصل الشتاء (العواصف)، لذا فبينما يمكنهم توليد الكثير من الكهرباء لجزء من الوقت فإنه يوجد هناك أوقات أخرى يجب إغلاقها وهذا يعني عدم إنتاج الكهرباء، وبالإضافة إلى ذلك يوجد أيضاً انخفاض ناتج عن أوجه القصور التي لا مفر منها للآلية، حيث تعمل معظم توربينات الرياح بكفاءة تتراوح بين 30٪ و40٪ على الرغم من أن هذا قد يرتفع إلى 50٪ في ظروف الرياح المثالية.
إن كل توربينة رياح لها نطاق من سرعات الرياح، ففي السرعات القصوى يكون الإنتاج حوالي 30-55٪، وعند سرعات الرياح البطيئة ينخفض ​​هذا الإنتاج بشكل كبير، وإذا انخفضت سرعة الرياح بمقدار النصف فإن إنتاج الطاقة ينخفض ​​بمقدار ثمانية أضعاف، لذلك في المتوسط ​​فإن توربينات الرياح تولد الكهرباء حسب كمية الرياح الموجودة في المناطق المثبتة عليها.

هل تنتج توربينات الرياح تيار متردد أو تيار مستمر؟

تنتج مولدات الكهرباء عادةً تيار متناوب من الكهرباء، حيث تحتوي بعض التوربينات على محول يقوم بتغيير التيار المتردد إلى تيار مستمر والعودة مرة أخرى لجعل الكهرباء المنتجة تتطابق مع تردد الشبكة التي تتصل بها ومرحلة الشبكة التي تتصل بها، والفرق بين هذه التيارات هو أنه في التيارات المتناوبة تحافظ الإلكترونات على تبديل الاتجاهات، بينما في التيارات المستمرة فإنها تتدفق في اتجاه واحد فقط.

ما هو أكثر أنواع توربينات الرياح كفاءة؟

اعتباراً من عام 2020 كان الرائد في كفاءة توربينات الرياح هو التصميم الكبير (الثلاثي الشفرات والمحور الأفقي) وهذا هو السبب في نشر أكثر من حوالي 300.000 توربين في العالم ذات هذه المواصفات، حيث تولد هذه الشفرات الديناميكية الهوائية كهرباء أكثر من أي تصميم آخر؛ وذلك لأن الرفع الناتج من الهواء يحرك الشفرات بشكل أسرع.
وأيضاً نظراً لأن أجهزة الكمبيوتر تتحكم في اتجاه الشفرات فإنها قد تعمل دائماً وفقاً لإمكاناتها المثلى، وبهذا لا يمكن أن تتنافس تصميمات المحور الرأسي وتصميمات المحور الأفقي الأخرى، والميزة الأخرى ايضاً لتوربينات الرياح ثلاثية الشفرات هي أنها تتوسع بشكل جيد للغاية، ومع ذلك تولد التوربينات الأخرى كميات كبيرة بنفس القدر من الكهرباء، وهو أمر حيوي لتوليد الكهرباء على نطاق المرافق.

هل يمكن لتوربينات الرياح أن تزود المنزل بالطاقة؟

يوجد هناك بدائل لتوربينات الرياح العملاقة المستخدمة لتوليد الكهرباء على نطاق المرافق، ومن أهم هذه البدائل هي استخدام توربينات الرياح المنزلية المصنفة على 100 كيلوواط أو أقل لتشغيل المنازل، حيث يمكن توليد الطاقة بنفس طريقة الألواح الشمسية، وذلك عن طريق تخزين الطاقة في البطاريات لاستخدامها في أوقات أخرى (يجب أن تكون كمية الطاقة قادرة على تشغيل منزل أو مكان عمل في يوم عاصف).
ولكن تأتي المشكلة عندما تهبط الرياح لأيام في المرة الواحدة أو عندما ترتفع عالياً بحيث لا يمكن لتوربينات الرياح أن تعمل دون أن تتضرر، والمشكلة الأخرى الأكبر هي أن تركيب توربينات الرياح لها تكلفة باهظة، والحل الأسهل هو ببساطة تحويل خطة الطاقة المدفوعة بالوقود الأحفوري في المنازل أو المكاتب إلى اشتراك غير محدود في الطاقة النظيفة، وهذا سيسمح بالتوفير الفوري – ولا توجد رسوم للتأسيس.