ما مقدار الطاقة التي تنتجها توربينات الرياح؟

بشكل عام نعلم جميعاً أن العالم يحتاج فعلاً إلى العديد من مصادر الطاقة المتجددة، وأينما نقف بشأن قضية لتغير المناخ فإنه يجب علينا دائماً أن نواجه حقيقة أن الوقود الأحفوري المستخدم لتوليد الطاقة (الكهرباء) هو مورد محدود، وسوف ينفد في يوم من الأيام، وإذا أردنا حقاً أن نعيش في عالم مريح مدفوع بالكهرباء الذي نعيشه الآن فنحن بحاجة إلى إيجاد مصادر بديلة، ومن أهم هذه المصادر هي طاقة الرياح، وتعتبر توربينات الرياح المستخدمة لتسخير الطاقة من الرياح من أكثر مصادر الطاقة النظيفة الأخرى التي نمت بالفعل في جميع أنحاء العالم، وهي عبارة عن هياكل ضخمة يتم وضعها بشكل استراتيجي في أماكن عاصفة على الدوام لمنحها أفضل فرصة لتوليد أكبر قدر من الطاقة.

ما هي توربينات الرياح؟

هي عبارة عن أجهزة مثبتة في الأرض أو في البحر، وهي تعمل على تحويل الطاقة الحركية من الرياح إلى كهرباء، حيث تدور ريش التوربينات الريحية بين حوالي 13 و20 دورة في الدقيقة اعتماداً على تقنيتها بسرعة ثابتة أو متغيرة، وتختلف سرعة الدوار بالنسبة إلى سرعة الرياح للوصول إلى كفاءة أكبر، وأيضاً يبلغ متوسط ​​عمر توربينات الرياح أكثر من حوالي 25 عاماً، وقد أدى التطور السريع لتكنولوجيا طاقة الرياح إلى زيادة متانة توربينات الرياح.

كيف تعمل توربينات الرياح؟

من السهل نسبياً استيعاب توربينات الرياح، وغالباً ما يسهل فهمها عندما نفكر فيها على أنها طاحونة هوائية، فعندما تهب الرياح عبر شفرات توربينات الرياح يتم التقاط القوة من خلالها، وهذا ما يسمى عادةً بالتقاط الطاقة الحركية، وهنا تبدأ التوربينات في الدوران، وتعتبر الطاقة الآن طاقة ميكانيكية، وتماماً كما هو الحال مع الطاحونة الهوائية فإن هذه الطاقة تتحول إلى عمود داخلي، وإن هذه الأعمدة تكون متصلة بصندوق تروس، مما يساعد على زيادة السرعة بشكل كبير (عادةً أكثر من 100 مرة).

وكما نعلم تشبه شفرات توربينات الرياح أجنحة الطائرات، وتتسبب الرياح في دوران التوربين ثلاثي الشفرات لأن قوة الرفع تكون أكبر من قوة السحب، حيث يوجد هناك عادةً ثلاثة شفرات في هذه التوربينات لأن هذا قد ينتج أفضل حل وسط بين كل من سرعة الدوران والموثوقية الميكانيكية، ويتم توصيل الدوار بمولد من خلال سلسلة من التروس، وهذا بدوره يُمكّن المولد من إنتاج الكهرباء، وأيضاً قد تتحكم أجهزة الكمبيوتر في درجة حرارة الشفرات لإنتاج أقصى قدر من الطاقة.

ما مقدار الطاقة التي تنتجها توربينات الرياح؟

قد تعتمد كمية طاقة الرياح التي يمكن توليدها بشكل أساسي من التوربينات على حجم توربينات الرياح والمتوسط ​​السنوي لسرعة الرياح في الموقع، كما يوجد هناك بعض العوامل الأخرى التي تؤثر على التقاط الطاقة مثل: التلال القريبة والأشجار والمباني التي يمكن أن تعرقل حركة الرياح وكفاءة توربينات الرياح نفسها.

وعادةً تبدأ التوربينات في إنتاج الكهرباء عندما تصل سرعة الرياح من 7 إلى 9 أميال في الساعة، ومع ذلك فإنه يجب أن تُقفل هذه التوربينات إذا تجاوزت الـ 50 ميلاً في الساعة؛ لأنه يمكن أن تكون آليتها في خطر التعرض للضرر، لذا فبينما يمكنهم توليد الكهرباء لجزء كبير من الوقت يوجد هناك أيضاً أوقات أخرى يجب إغلاقها.

وأيضاً يوجد هناك انخفاض ناتج عن المعدات التي تنطوي عليها الآلية، فعلى سبيل المثال تعمل العديد من توربينات الرياح بكفاءة تتراوح بين حوالي 30٪ و40٪ – على الرغم من أن هذا قد يرتفع إلى حوالي 50٪ في ظروف الرياح المثالية، ويُحسب أن متوسط ​​توربينات الرياح البرية المصنفة يصل من 2.5 إلى 3 ميغاواط، والذي يمكّنه من إنتاج ما يزيد عن حوالي 6 ملايين كيلوواط من الكهرباء كل عام.

هل يمكن لتوربينات الرياح أن تزود المنازل بالطاقة؟

بشكل عام يوجد هناك العديد من بدائل لتوربينات الرياح العملاقة المستخدمة لتوليد الكهرباء على نطاق المرافق، حيث يمكن استخدام توربينات الرياح الصغيرة التي تبلغ حوالي 100 كيلوواط أو أقل لتشغيل المنزل أو الأعمال التجارية الصغيرة مباشرةً، كما يمكنهم توليد الطاقة بنفس طريقة الألواح الشمسية، حيث يمكن تخزين هذه الطاقة لاستخدامها في البطاريات، ويجب أن تكون هذه البطاريات قادرة على تشغيل منزل أو حتى مكان عمل في يوم عاصف.

ومع ذلك يوجد بعض المشاكل لهذه التوربينات، حيث تأتي المشكلة الأولى: عندما تهبط الرياح لأيام في المرة الواحدة أو عندما ترتفع بشكل عالي بحيث لا يمكن لهذه التوربينات بالعمل، والمشكلة الأخرى الأكبر هي: أن تركيب توربينات الرياح لها تكلفة باهظة، ومع ذلك أن الحل الأسهل هو ببساطة تحويل خطة الطاقة المدفوعة بالوقود الأحفوري في المنازل أو المكاتب إلى اشتراك غير محدود في الطاقة النظيفة، حيث سيسمح هذا حقاً بالتوفير الفوري.