كيفية تحويل طاقة الرياح إلى كهرباء

تتم عملية تحويل طاقة الرياح إلى كهرباء باستخدام التوربينات حيث تقوم بتحويل الطاقة الحركية إلى طاقة ميكانيكية ، وتحويلها بدورها إلى كهرباء. عند تركيب العديد من توربينات الرياح في نفس الموقع ، فإن هذا يسمى “حديقة الرياح” أو “مزرعة الرياح”. 

طريقة عمل التوربينات

يتم إنتاج طاقة الرياح بفضل التيار الذي تمارسه الرياح على ريش الدوار .  يحتوي الجزء المتحرك بشكل عام على 2 أو 3 شفرات تدور حول محور أفقي حيث يتراوح قطر هذه الشفرات من 80 إلى 200 متر تقريبًا. كلما طالت الشفرات ، زادت قدرة إنتاج الكهرباء. 

أثناء تدويرها ، تقوم الشفرات بتشغيل مولد ينتج طاقة كهربائية . غالبًا ما يتم تثبيت المضاعف بين الدوار والمولد الكهربائي ، لأنه يتطلب سرعة دوران من 1000 إلى 2000 دورة في الدقيقة ، بينما تدور الشفرات بشكل أبطأ (10 إلى 25 دورة في الدقيقة).  وتعمل توربينات الرياح بشكل عام بسرعات رياح تتراوح بين 10 و 90 كم / ساعة. بعد هذه السرعة القصوى ، يتوقفون تلقائيًا لتجنب أي حوادث.

يتم نقل الطاقة الكهربائية التي ينتجها المولد إلى أسفل البرج عبر الكابلات إلى محول ، قبل حقنها في شبكة الكهرباء بواسطة الكابلات الأرضية. 

أنواع التوربينات

تم تطوير قطاعين لطاقة الرياح بالتوازي مع بعضهما البعض: توربينات الرياح البرية ، وهي حاليًا الأكثر عددًا والأكثر نضجًا ، وتوربينات الرياح البحرية المثبتة في البحر ، حيث تكون الرياح أقوى وأكثر انتظامًا. 

توربينات الرياح الأرضية

أسهل في التشغيل ، تم استخدام توربينات الرياح الأرضية أولاً . 

ومع ذلك ، فإن إمكانات طاقة الرياح على الأرض محدودة من خلال:

  • قوة قصوى فقط فوق 3 إلى 4 ميغاواط
  • قبول ضعيف في بعض الأحيان للمجتمع (التلوث البصري والضوضائي ، التأثير على النباتات والحيوانات)
  • قلة المواقع المتاحة (على سبيل المثال في الدنمارك ، التي تنتج أكثر من 40٪ من الكهرباء عن طريق توربينات الرياح ، ولكن حيث المناظر الطبيعية المشبعة). 

توربينات الرياح البحرية

بدأت طاقة الرياح البحرية في الظهور في السنوات القليلة الماضية. أكبر وأقوى (6 إلى 10 ميغاواط ، أو حتى 12 ميغاواط لبعض الطرز القادمة) ، توربينات الرياح المثبتة في البحر توفر طاقة لكل آلة أكثر من توربينات الرياح على الأرض. لها تأثير محدود على المناظر الطبيعية ، مما يجعل من الممكن وجود حدائق رياح أكبر ، مع المزيد من التوربينات. 

هناك نوعان من توربينات الرياح البحرية حسب موقعها:  

  1. توربينات الرياح الثابتة : على أعماق تصل إلى 50 مترًا ، مع تثبيت توربينات الرياح في قاع البحر. 
  2. توربينات الرياح العائمة : على أعماق تزيد عن 50 مترًا ، يصبح التثبيت في قاع البحر باهظ التكلفة وصعبًا. لذلك فإن توربينات الرياح متصلة بدعامة عائمة على سطح الماء أو تحتها مباشرة. يمكن أن تكون بعيدة عن الشاطئ وبالتالي تستفيد من رياح أقوى وأكثر انتظامًا. 

مزايا وتحديات طاقة الرياح

مزايا طاقة الرياح :

  •  يستخدم مصدر متجدد (الريح) ولا ينتج عن تشغيله أي غازات دفيئة. 
  • في أوروبا قد لبت الطاقة الهوائية لوازم احتياجات حوالي 10مليون شخص من الكهرباء وقامت بالابتعاد عن إنتاج 24 مليون طن من CO 2 في السنة.
  •  تقدم توربينات الرياح البحرية بعض آفاق التطوير المثيرة للاهتمام على الرغم من تكاليفها المرتفعة. 

ومع ذلك ، هناك عدد من التحديات التي لم تتم معالجتها بعد ، بما في ذلك: 

  • التخفيض المستمر في التكاليف المتعلقة بالتصنيع والتركيب والإنتاج ، مع توربينات الرياح البرية والثابتة البحرية التي تنتج الكهرباء بالفعل في ظروف السوق ، اعتمادًا على المواقع .
  • القبول الاجتماعي ، بما في ذلك توربينات الرياح البحرية ، والتي يمكن أن تتعارض مع استخدامات الصيد و الترفيه.
  • تطوير تقنيات تخزين الكهرباء لضمان التوازن بين العرض والطلب على نظام الكهرباء ، لأن طاقة الرياح لها إنتاج متغير.

اقرأ ايضًا : بحث كامل عن طاقة الرياح

المصادر

قد يعجبك ايضًا
اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.