بحث حول طاقة الرياح .. تعتبر طاقة الرياح شكل من أشكال مصادر الطاقة المتجددة، حيث تعمل التوربينات على تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى الطاقة الدينامكية أو الطاقة الكهربية، ويمكن استخدامها لتوفير القوة التي تحتاجها في العديد من المجالات المختلفة مثل الصناعة والزراعة وغيرها.
كما أنها تعتبر الطاقة التي يتم تخزينها في الرياح ويمكن تحويلها باستخدام طواحين الهواء، التي تعمل على طحن الحبوب، والتي تم استخدامها قديماً في نقل الماء وتحريك السفن.
مزارع الرياح
هي عبارة عن عدد من التوربينات التي تقوم بإنتاج الكهرباء أو الطاقة الديناميكية، ويكون عددها كبير جداً قد يصل إلى مئات التوربينات، كما يوجد نوعان من مزارع الرياح، النوع الأول هو المزارع البرية، والنوع الثاني هو المزارع البحرية، الفرق الذي يوجد بين النوعين هو توجدهم ف يالبر أو في البحر، ومن الجدير بالذكر أن البحر أقوى من البر، كما أنه الأفضل في إنتاج الكهرباء، ولكن تكون تكلفته مرتفعة للغاية من حيث البناء والصيانة الدورية.
توجد العديد من الأمثلة على مزارع الرياح البرية حول العالم ويمكن عرضها فيما يلي:
- مزرعة جاي سالمر في الهند.
- مزرعة ألتا في الولايات المتحدة الأمريكيّة.
- مزرعة رياح قانسو في الصين، وتعتبر هي الأعلى من حيث إنتاج الطاقة حول العالم
كما يوجد العديد من الأمثلة على مزارع الرياح البحرية حول العالم ويمكن عرضها فيما يلي:
- مزرعة آنهولت، وهي تابعة لألمانيا.
- مزرعة غابارد الكبر، وهي تابعة للمملكة المتحدة.
- مزرعة لندن أري، وهي تابعة للمملكة المتحدة.
التوربينات
يتم تصميم التوربينات حتي تقوم بتحويل الطاقة الحركية الناتجة من الرياح إلى الطاقة الكهربية التي يمكن تخزينها واستخدامها، التوربينات الصغيرة يمكن استخدامها في شحن البطاريات أم النوع الكبير منها يتم استخدامها في سد احتياجات المنازل اليومية من الكهرباء، وعند تجمع عدد من التوربينات للعمل في وقت واحد ذلك يُسمى بمزرعة رياح، والمزرعة تعمل على توليد طاقة كبيرة حتى تقلل من استخدام الوقود الحفري الذي يؤدي غلى تلوث البيئة، وتتكون التوربينات من عدة اجزاء، يمكن توضيحا فيما يلي:
- العمود الطويل: يختلف طول العمود على حسن نوع التوربين، حيث كلما زاد ارتفاع التوربين زادت قدرته على توليد الكهرباء، لأن الارتفاع يكون سرعة الرياح أكبر.
- الشفرات: تختلف أيضاً من توربين إلى آخر، يمكن أن تتواجد في شكل أفقي ويكون شبيه لشكل المروحة ولكن بحجم أكبر، أو يشبه مضرب البيض العملاق.
- مولد الكهرباء: هو الذي يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية في الشفرات إلى طاقة كهربية.
- البطاريات: يتم تخزين الطاقة المتحولة من حركة الرياح.
طريقة توليد الكهرباء في طاقة الرياح
كما ذكرنا من قبل أن التوربينات هي الأداة التي تقوم بتحريك الرياح لتحويلها لطاقة كهربية، حيث عند تحرك شفرات التوربينات التي تشبه المروحة العملاقة ودورانها في اتجاه معين والتي تعمل على تشغيل المولد الذي يعمل على تحويل الطاقة الميكانيكة إلى طاقة كهربية.
- تعمل التوربينات على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربية من خلال استخدام الطاقة الديناميكية الهوائية التي يتم إنتاجها من الريش أو الشفرات، حيث إنها تعمل في نفس اتجاه الطائرات المروحية أو المروحة.
- عند وصول الرياح إلى الشفرة التي يتم توصيلها بالمولد الكهربائي سواء بطريقة مباشرة أو بطريقة غير مباشرة من خلال العمود أو علبة التروس.
- أثناء التشغيل تكون قوة الرفع أقوى من قوة السحب، مما يؤدي إلى دوران الريشة التي يتم توصيلها مع بالمولد، وتكون التوربيات الموجودة أما توربينات رأسية أو توربينات أفقية.
العوامل التي تعتمد عليها طاقة الرياح
توجد ثلاث عوامل يتم الاعتماد عليهم بشكل رئيسي، تؤثر على توليد الطاقة بشكل كبير، يمكن توضيحهم فيما يلي:
- سرعة الرياح: تقوم سرعة الرياح بتحديد كمية الكهرباء التي يمكن إنتاجها من التوربينات، حيث أن السرعات العالية من الرياح تقوم التوربينات بإنتاج طاقة أكبر، حيث إن الرياح القوة تعمل على مساعدة الريش في التوربينات على الدوران بشكل أسرع، والدوران السريع يعمل على توليد المزيد من الطاقة الكهربية والميكانيكية.
- كثافة الهواء: يمكن الاعتماد على توليد الكهرباء من خلال كثافة الهواء، حيث إن الكثافة تتأثر بشكل كبير بالارتفاع والضغط ودرجة الحرارة، ويتعرض الهواء الكثيف إلى ضغط كبير على التوربينات، وهذا ما يسمح بإنتاج طاقة أعلى.
- حجم ريش التوربينات: كلما زاد حجم الريش للتوربينات، كلما زادت فرصة التوربين في الحصول على المزيد من طاقة الرياح التي يتم تحريكها لإنتاج طاقة كهربية وميكانيكية.
استخدامات طاقة الرياح
يوجد العديد من الاستخدامات لطاقة الرياح، ومنها ما يلي:
- توليد الطاقة الكهربية: تعتبر طاقة الرياح من مصادر الطاقة البديلة التي يتم استخدامها للتقليل من استخدام الوقود الأحفوري وتقوم بإنتاج الطاقة الكهربية والميكانيكية من خلال عمل التوربينات على تحريك الرياح في اتجاه معين ومن ثم الحصول على الطاقة وتخزينها في بطاريات ليتم استخدامها.
- المساعدة في الإبحار: تقوم بعض شركات النقل البحرية في استخدام طاقة الرياح وسيلة للنقل ومنها العديد من السفن الخاصة بالشحن أو سفت صيد الأسماك بالإضافة إلى أنها تعمل على تقليل استهلاك نسبة الوقود الذي يستخدم في الرحلات الطويلة وتقليل المبالغ التي يتم دفعها في الوقود.
- ممارسة الرياضة: توجد العديد من الأنشطة التي تعتمد بشكل كلي على طاقة الرياح ومنها أمثلتها: رياضة الإبحار الأرضي، أو ركوب الأمواج Kite Surfing.
- ضخ الماء: يمكن الاعتماد على طواحين الرياح في توليد الطاقة كي تضخ مياه البرك والآبار، حتى تستفيد منها في الري والشرب، تعتمد الطواحين في تشغيلها على عدة عوامل وهي:
- سرعة الرياح، حيث يجب أن يتراوح متوسط سرعة الرياح بين (12-18) كم/ ساعة حتى تعمل الطواحين بصورة جيدة.
- عمق منسوب مياه الآبار والبرك.
- نوع الطاحونة الهوائية.
مميزات طاقة الرياح
طاقة الرياح لها العديد من المميزات بكونها من مصادر الطاقة البديلة والمتجددة باستمرار، وهي الأسرع في النمو، واستخدامها في العديد من الأشياء يهدف إلى مواجهة العديد من العوائق، ويمكن عرض مميزات طاقة الرياح فيما يلي:
- مصدر وقود نظيف: هي طاقة نظيفة من صنع الله عز وجل، حيث لا تعتمد على احتراق الوقود سواء كان فحم أو غاز طبيعي أو النفط الذي يخرج منه العديد من الجسيمات والأكاسيد النيتروجينية وثاني أكسيد الكبريت الذي بدوره يسبب العديد من المشكلات الصحية، بالإضافة إلى أن التوربينات لا تسبب أي تلوث.
- طاقة الرياح فعالة من حيث التكلفة: تعتبر طاقة الرياح من أقل المصادر الأقل تكلفة التي تكون متاحة، حيث إنها تكلف من 1 إلى 2 سنت لكل كيلوواط / ساعة بعد الخصم الضريبي للإنتاج، وذلك لأن الكهرباء التي يتم إنتاجها من الرياح يكون موحد سعرها على فترة زمنية محددة، ويكون الوقود مجاني.
- يمكن بناء توربينات الرياح في المزارع: يعد هذا الأمر شديد الأهمية ويمكن الاستفادة منه بشكل كبير في المناطق الريفية، حيث يمكن للمزارعين الاستمرار في العمل في الأرض وعدم تركها لان التوربينات يتم استخدامها في جزء صغير من الأرض.
- طاقة الرياح مستدامة: الرياح هي شكل من أشكال الطاقة الشمسية المتجددة، يمكن إنتاجها من خلالها تسخين الغلاق الجوي من الشمس وعدم انتظام سطح الأرض ودوران الأرض، وهذا ما يشير إلى تواجد الرياح طالما تتواجد الشمس.
- تكاليف تشغيل منخفضة: التوربيات التي يتم تشغيلها على البر تكون تكلفتها أقل منتكاليف التوربينات التي يتم تشغيلها في البحر ولكنها اعلى كفاءة.
عيوب طاقة الرياح
بالرغم من وجود العديد من المميزات اليت لا حصر لها من طاقة الرياح ولكن توجد بع السلبيات والعيوب التي يمكن ظهورها، ومنها ما يلي:
- مصدر غير موثوق، حيث يمكن أن لا تهب الرياح في بعض الأوقات، كما توجد بعض الأضرار التي تتعرض لها التوربينات عند حدوث برق أو عواصف شديدة.
- تهديد الحياة البرية، حيث إن معظم الحيوانات الطائر في الجو يمكن أن تتأثر بالريش التي تتواجد في التوربينات.
- قد تسبب ضوضاء وتلوث بصري
- تكون تكلفتها عالية في بعض الأحيان والصيانة.
- تستهلك محطّات طاقة الرياح العديد من الأراضي التي يُمكن استخدامها بطرق أخرى، وبأرباح أفضل من نواتج هذه المحطات.
خاتمة بحث طاقة الرياح
في الختام، يجب من الاستفادة من طاقة الرياح بشكلٍ كبير، وذلك بسبب المزايا العديدة لها، فهي طاقة متجددة ويُمكن استغلالها بسهولة من خلال استخدام التوربينات وتحويلها إلى صور أخرى تساعدنا في مواجهة العديد من العوائق، واستغلالها في توليد الطاقة الكهربائية، بدلًا من الاعتماد على طاقة الوقود الأحفوري، خاصةً أن طاقة الرياح طاقة نظيفة ولا تُسبب تلوث الجو أو الإضرار بالبيئة بشكل عام.
يسعدنا أنضمامكم لنا 🤩👇
https://t.me/school_ksa
