تعريف طاقة الرياح ( الطاقة المتجددة )
طاقة الرياح هي طاقة بديلة وتنتج عن حركة الهواء من منطقة ذات ضغط مرتفع إلى منطقة ذات ضغط منخفض ، وتوجد الرياح لأن الشمس تقوم بتسخين سطح الأرض بشكل غير متساو. مع ارتفاع الهواء الساخن ، يتحرك الهواء البارد لملء الفراغ طالما تشرق الشمس، وتهب الرياح. وكانت الرياح لفترة طويلة بمثابة مصدر للطاقة للبشر ولازالت لحد الآن الطاقة المتجددة وفي المستقبل أيضا.
أجزاء توربينات الرياح
مقياس شدة الريح anemometer :
يقوم بقياس سرعة الرياح وينقل البيانات إلى وحدة التحكم controller.
الشفرات blades :
ترفع وتدور عندما تهب الرياح عليها ، وبالتالي تتسبب في دوران الدوار rotor . حيث معظم التوربينات تحتوي على شفرتين أو ثلاث شفرات.
الفرامل brake :
تعمل الفرامل على إيقاف الدوار ميكانيكيًا أو كهربائيًا أو هيدروليكيًا في حالة الطوارئ.
المراقب ( وحدة التحكم ) controller :
يقوم بتشغيل الجهاز بسرعات الرياح التي تتراوح من 12 إلى 26 كلم في الساعة (km/h) ويغلق الجهاز في حدود سرعة 88 كلم في الساعة. لا تعمل التوربينات عندما تكون سرعة الرياح أكثر من 88 كلم في الساعة تقريبًا لأن ذلك قد يسبب تلف في التوربينة بسبب هبوب الرياح القوية.
ناقل الحركة ( علبة التروس ) gearbox :
يربط ناقل الحركة العمود منخفض السرعة بالعمود عالي السرعة ويعتبر وصلة بين الرمحين ويقوم بزيادة سرعة الدوران حوالي من 30-60 دورة في الدقيقة (rpm) إلى حوالي 1000-1800 دورة في الدقيقة ؛ وهي سرعة الدوران المطلوبة التي يتطلبه المولد لإنتاج الكهرباء. ويعد صندوق التروس جزءًا مكلفًا وكثير الصيانى بالإضافة أنه ثقيل جدا ويبحث المهندسون عن تطوير مولدات "دفع مباشر" تعمل بسرعات دوران من دون الحاجة إلى صناديق علبة تروس.
مولد كهرباء generator :
وظيفته الأساسية هي إنتاج طاقة كهرباء متناوبة ؛ وعادة ما يكون مولد تحريض جاهز.
عمود عالي السرعة high speed shaft :
يقوم بتدوير المولد الكهربائي
رمح منخفض السرعة low speed shaft :
يقوم بتدوير العمود بسرعة منخفضة حوالي من 30-60 دورة في الدقيقة.
الصاعدة nacelle :
توضع الصاعدة فوق البرج وتحتوي على الأجهزة التالية : علبة التروس ، وأعمدة منخفضة السرعة وعالية السرعة ، ومولد ، ووحدة التحكم ، وفرامل. إن بعض أنواع الصاعدة عادة ماتكون كبيرة جدا.
الميل pitch :
يقلب (أو ينحني) الشفرات من الريح للتحكم في سرعة الدوار، وتمنع الدوار من تحويل رياح العالية أو المنخفضة جدًا لإنتاج الكهرباء.
الدوار Rotor :
تشكل الشفرات والمحور معًا الدوار.
برج Tower :
مصنوعة من الفولاذ الأنبوبي (لا حظ الصورة) أو الخرسانة أو شبكة من الحديد الصلب. يدعم هيكل التوربين وذلك نظرًا لزيادة سرعة الرياح مع الارتفاع، والأبراج الأطول تُمكّن التوربينات من التقاط المزيد من الرياح وتوليد المزيد من الكهرباء.
ريشة الريح wind vane :
يقيس اتجاه الرياح ثم يتواصل مع محرك الانحراف لتوجيه التوربين بشكل صحيح فيما يتعلق باتجاه الرياح.
محرك الإنحراف 1 Yaw :
توجه التوربينات في اتجاه الرياح لإبقائها في مواجهة الريح عندما يتغير الاتجاه ولا تتطلب توربينات الرياح العكسية محرك الانحراف لأن الرياح تقوم بتدوير الدوار يدويًا بعيدًا عنه.
محرك Yaw 2 :
يشغل محرك الانحراف Yaw 1.
 |
| طاقة الرياح |
كيف تعمل التوربينات في تحويل طاقة الرياح إلى طاقة كهربائية :
كل توربينة رياح لديها ريشة الريح في الجزء العلوي حيث تشير دائما إلى إتجاه الريح، وهذا يسمح للتوربين بالدوران في البرج ومواجهة الرياح ، وتدور الشفرات أيضا حول محورها للحصول على أقصى مقاومة.
قوة الرياح تلك هي الطاقة الحركية الواردة من تحرك التيارات الهوائية لتقوم بتدوير الشفرات، حيث هذه الأخيرة مصممة لإلتقاط طاقتها بالكامل.
يمكن أن يصل طول كل واحدة من الشفرات إلى 55 متر فهي مصنوعة من مواد خفيفة للغاية ومقاومة لسهولة الحركة، لهذا السبب يمكنها إنتاج الطاقة حتى مع الرياح الخفيفة جدا بدءا من 12 كلم في الساعة.
مع رياح قوية تفوق سرعتها 88 كلم في الساعة، يتم وضع الشفرات في وضع الريش وتتوقف التوربينات عن الدوران لأجل أسباب السلامة.
الشفرات مرتبطة بالتوربين من خلال المحور والذي يتصل برمح منخفض السرعة، ولقد سمي رمح منخفض السرعة بهذا الإسم لأنه يدور بنفس سرعة الشفرات من 8 إلى 12 دورة في الدقيقة.
لإنتاج الكهرباء فإنه من الضروري زيادة في سرعة دوران عمود منخفض السرعة، وهنا علبة التروس مهمتها زيادة السرعة لنحو 100 مرة ونقله إلى رمح عالي السرعة، ويدور عمود العالي السرعة المتصل بالمولد الكهربائي بسرعة تصل إلى 1500 دورة في الدقيقة.
وهكذا يقوم المولد بتحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية، وبالتالي يعتبر مصدر طاقة أسهل في النقل والاستخدام.
الكهرباء المنتجة من خلال المولد كتيار كهربائي مستمر تنتقل من الجزء الداخلي في البرج إلى محطة صرف الكهرباء ، وهناك حيث يتم تحويل التيار الكهربائي المستمر إلى تيار متناوب عن طريق المحول الكهربائي ، وهو النوع الأكثر شيوعا.
ويقوم المحول الكهربائي برفع توتر الكهرباء من أجل النقل داخل البرج ، حيث يتم إرسال التيار المتناوب من كل توربينة رياح نحو المحطة الفرعية من خلال الكابلات تحت الأرض .
هنا يزداد توتر الكهرباء مرة أخرى لتغذية شبكة الطاقة ونقلها إلى المستهلكين.
هذه هي الطريقة في كيفية إستعمال توربينة الرياح لإضاءة المدن والشركات الصناعية والمدارس والمستشفيات ، وحتى الأدوات المنزلية بطريقة نظيفة ومستدامة والتي تعتبر الطاقة البديلة.
تم جمع المعلومات من موقع department of energy
المدون : ب.بوقرة