طواحين الهواء

ما هي طاحونة الهواء؟

حتى وقت قريب كان الناس لا يزالون يمتلكون فقط انطباعات بصرية عن ماهية طاحونة الهواء، وغالبًا ما يربطونها بالماضي وخاصة قبل الثورة الصناعية، اليوم أصبحت الأمور كاملة إذا صح التعبير، وهناك الآن طلب متزايد على طواحين الهواء الكبيرة والمتقدمة تقنيًا في جميع أنحاء العالم، يصف مصطلح طاقة الرياح العملية التي تقوم من خلالها توربينات الرياح بتحويل الطاقة الحركية في الرياح إلى طاقة كهربائية باستخدام المولد.
ما يسعى هذا الدليل التمهيدي إلى القيام به هو وصف الجهاز بمصطلحات الشخص العادي وأيضًا تحديد كيفية عملها وما هو المقصود منها في الأصل والأغراض التي تستخدم من أجلها اليوم، أولاً نبدأ بتعريف موجز لماهية طاحونة الهواء:

• كان في الأصل هيكلًا به أشرعة يشبه إلى حد كبير السفن التي كانت موجودة قبل الصناعة وكان يستخدم في الأصل لإنتاج الدقيق من الذرة، للقيام بذلك يجب أن تدفع الرياح الأشرعة إلى الدوران، تم بناؤها في الأصل من قبل الحرفيين الكبار.
  
• تعريف القاموس يفسر ذلك، حيث أنها آلة تدفعها الرياح من عمود أفقي يمتد على أشرعة، لا تزال طواحين الهواء تستخدم اليوم ولا سيما في أجزاء من العالم التي كانت تعتمد عليها تقليديًا وتعمل بالكهرباء أو الماء.
  
• يشرح القاموس هذا التعريف بشكل أكبر من خلال ربطه بتقنية تمرين بدني بشري تكرر رمزية وحركة طاحونة الهواء الأصلية، كما أنه رمز مشهور في كلاسيكيات دون كيشوت لسرفانتس، ويذكر هذا التعريف القراء أن المطحنة الأصلية كانت تستخدم أيضًا لضخ المياه وتوليد الطاقة.
  
• بالمصطلحات الحديثة تعمل طاحونة الهواء المتقدمة بثلاث شفرات فقط لتوليد مصادر مستدامة للكهرباء والطاقة، اليوم يشار إلى طواحين الهواء هذه أيضًا باسم توربينات الرياح.
  
• الطاحونة الهوائية: هي طاحونة تحول طاقة الرياح إلى طاقة دورانية عن طريق دوارات تسمى الأشرعة أو الشفرات.
  

تعمل طواحين الهواء ذات السرعة الثابتة بسرعة واحدة بغض النظر عن سرعة الرياح، وتستخدم علبة التروس (علبة التروس بها تروس تحول السرعة البطيئة لشفرات الدوران إلى حركة دورانية عالية السرعة) لتوليد الكهرباء بالتردد المناسب للشبكة.

كيف تعمل طاحونة الهواء؟

تنتج الرياح بسبب التسخين غير المتكافئ للغلاف الجوي بفعل الشمس ودوران الأرض وعدم انتظام سطح الأرض، حيث تختلف أنماط تدفق الرياح من مكان إلى آخر ويتم تعديلها حسب المسطحات المائية والنباتات والاختلافات في التضاريس، يوضح هذا القسم التالي كيفية عمل طواحين الهواء بإيجاز ولكن بدقة، من خلال الحصول على معلومات أكثر شمولاً سيتعلم القراء أن فهم العمليات التقنية التي بدأت في توربينات الرياح سيكون من السهل متابعتها؛ لأن الطريقة التي تعمل بها طواحين الهواء تتبع عملية بسيطة:

• تمت تجربة عدد من الخيارات المختلفة عندما تم بناء توربينات الرياح الحديثة لأول مرة، اليوم مبدأ الميكنة العامة هو تشغيل التوربين باستخدام ثلاث شفرات فقط موضوعة حول دوار متصل بعمود، لوحظ أنه تمت تجربة عدد من الاختلافات مثل شفرة واحدة ولكن تم الأعتماد على ثلاث شفرات لانها تعمل بشكل أفضل.
  
• كما يذكر اسمها فإن مصدر الطاقة الوحيد لطاحونة الهواء مشتق من الرياح، تدير الرياح الشفرات التي تدور عمودًا وتحفز بدورها المولد على إنتاج الكهرباء، تتصل هذه الشفرات بمولد أحيانًا من خلال علبة تروس وأحيانًا بشكل مباشر، في كلتا الحالتين يقوم المولد بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، ومن المثير للاهتمام أن معظم التوربينات الحديثة تدور في اتجاه عقارب الساعة، اعتمادًا على سرعة الرياح يمكن أن تعمل معظم التوربينات الحديثة بسرعات تقل عن أربعة أمتار في الثانية إلى 15 ميلًا في الثانية.
  
• يصف عدد لا بأس به من دعاة الطاقة الخضراء والمنظمات غير الحكومية عملية توليد الرياح بشكل أكثر إيجازًا من خلال ربطها بشكل وثيق بمبادرات الاستدامة البيئية.
  
• بمجرد أن تدير ريش التوربين عمودًا موجودًا داخل صندوق موضوع أعلى التوربين يتم دفع وضع علبة التروس وينطلق المزيد من سرعة الدوران، ثم يقوم محول داخل التوربين بتحويل الكهرباء إلى جهد مناسب للتوزيع على شبكة وطنية.
  

الغرض الرئيسي من توربينات الرياح الحديثة:

الآن سيعرف معظم القراء أن الغرض الأساسي من طواحين الهواء (التوربينات) هو إنتاج الكهرباء من الرياح مع أقل تأثير ممكن على البيئة، هذه الملاحظات القليلة التالية تسلط الضوء ببساطة على هذه المبادرة المستدامة، ومع ذلك فإن الحد الأدنى من التأثير على البيئة مثير للجدل، سنذكر هذا باختصار أيضًا:

• سواء كانوا موجودين في القطاعات الريفية أو الحضرية فغالباً ما يواجه الأشخاص الذين ينتمون إلى أدنى مستوى من المستوى الاجتماعي والاقتصادي النظر إلى هذه الهياكل المهيمنة كل يوم، أيضًا يواصل عشاق الطبيعة التعبير عن مخاوف مشروعة بشأن كيفية تأثير هذه التوربينات على أنماط هجرة أنواع الطيور.
  
• تتمثل الوظيفة الأساسية لتوربينات الرياح في الاستفادة من الطاقة المولدة من الرياح وتحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام (متجددة)، على نطاق أصغر يمكن للمستخدمين المنزليين تركيب التوربينات الخاصة بهم وإنتاج قوتهم الخاصة بتكلفة قليلة أو بدون تكلفة.
  
• كطاقة متجددة يمكن إعادة إنتاجها بشكل مستمر حتى تتوفر طاقة كافية لتغذية المواقع المحددة لها ويتم الترويج له أيضًا كمصدر نظيف للطاقة، وعلى الرغم من أنه لم يتم استخدامه على نطاق واسع بعد فهو مثالي لأقل دول العالم نمواً كمصدر ميسور التكلفة لإنتاج الكهرباء.
  
• الأهم من ذلك أن التوربين يساهم بشكل كبير في تقليل استهلاك الوقود الأحفوري، وغني عن القول أنه كلما زاد عدد الدول التي تستخدمها زاد الانخفاض في استخدام الوقود الأحفوري لأنه ثبت أنه محرك موثوق للطاقة.
  

المكونات الرئيسية لطاحونة الهواء:

للمساعدة في فهم كيفية عمل توربينات الرياح الحديثة يمكننا أيضًا إلقاء نظرة على بعض مكوناتها الرئيسية، وما يتم استخدامها من أجله:

• الشفرات: يجب أن نذكر هذا الجهاز مرة أخرى لأنه الميزة الأكثر شهرة والأكثر أهمية في توربينات الرياح، حيث هناك وظيفة أخرى للشفرة جديرة بالذكر وهي أنها تتحكم في سرعة الدوار لمنعها من الدوران في رياح إما مرتفعة جدًا أو منخفضة.
  
• الدوار: للمتابعة من النقطة الأولى هنا هذا هو المصطلح الفني للمحور بأكمله ومن المعروف أيضا باسم المروحة.
  
• مقياس شدة الريح: تقيس هذه الميزة المهمة سرعة الرياح وتنقل البيانات المسجلة إلى جهاز التحكم.
  
• البرج: هذه ميزة أخرى معروفة لتوربينات الرياح، وهي أبراج التوربينات الحالية وتكون مصنوعة عادةً من الفولاذ والخرسانة.
  

التأثيرات الإيجابية لتوربينات الرياح:

وأخير فإنه يتعين التأكيد على أهمية توربينات الرياح حيث الاستدامة البيئية تشعر بالقلق لكنها فعالة للغاية لظاهرة الاحتباس الحراري وتغير المناخ.
الفوائد الأسية ليست فقط حاسمة ولكنها واضحة بالفعل، حيث يتم استخدام توربينات الرياح بشكل متزايد بشكل رئيسي في الدول المتقدمة والنامية، لإنهاء هذا الدليل حول طواحين الهواء وخلفائها الطبيعيين فإن توربينات الرياح تسلط الضوء على بعض الآثار الإيجابية التي تحدثها على الجنس البشري والبيئة:

• لا مزيد من غازات الاحتباس الحراري: التوربينات لا تنبعث منها ثاني أكسيد الكربون.
  
• الطاقة مجانية: لا توجد وكالة حكومية يمكنها في الوقت الحالي تنظيم الرياح، لذلك لا يمكنهم فرض رسوم على أولئك الذين يختارون استخدامها كمصدر بديل للطاقة التي تحافظ على الحياة وتنقذها.
  
• تعدد الاستخدامات: هناك تصور في بعض المناطق أن توربينات الرياح الحديثة الوحيدة التي من المحتمل أن تراها هي وحوش عملاقة تحوم فوق المنازل، ليس الأمر كذلك لأن توربينات الرياح الأصغر صغيرة بما يكفي ومجهزة تمامًا ويتم تصنيعها من أجلنا، كل ما علينا فعله هو التحدث إلى المزارعين الذين يستخدمون بالفعل توربينات مخصصة لاحتياجاتهم الزراعية.