تعريف بطاقة الرياح
تُعتبر طاقة الرياح من مصادر الطاقة المتجددة والنظيفة، حيث تمثل الطاقة الكامنة في حركة الهواء. يمكن الاستفادة من هذه الطاقة في مجالات متعددة، بدءًا من تحويلها إلى طاقة كهربائية بواسطة التوربينات، ووصولًا إلى استخدامها كطاقة ميكانيكية عبر طواحين الهواء التقليدية التي كانت تستخدم في طحن الحبوب. كما لعبت دوراً تاريخياً هاماً في نقل المياه وتحريك السفن الشراعية.
نظرة على مزارع الرياح
مزارع الرياح هي تجمعات واسعة تضم عددًا كبيرًا من التوربينات المصممة لإنتاج الكهرباء، وقد يصل عددها إلى المئات. يوجد نوعان رئيسيان من هذه المزارع: المزارع البرية والمزارع البحرية. الاختلاف الأساسي بينهما يكمن في موقع التوربينات، حيث توجد التوربينات في المزارع البرية على اليابسة، بينما توجد في المزارع البحرية داخل البحر. من الجدير بالذكر أن سرعة الرياح في البحر تكون أعلى وأكثر ملاءمة لإنتاج الكهرباء بكفاءة أكبر، إلا أن إنشاء وصيانة المزارع البحرية يتطلب تكاليف أعلى مقارنة بالمزارع البرية.
نماذج لمزارع الرياح البرية عالمياً
تنتشر مزارع الرياح البرية في مختلف أنحاء العالم، ومن بين أبرزها:
- مزرعة رياح قانسو في الصين: تُعتبر هذه المزرعة الأكبر من حيث إنتاج الكهرباء على مستوى العالم.
- مزرعة ألتا في الولايات المتحدة الأمريكية.
- مزرعة جاي سالمر في الهند.
تتميز الولايات المتحدة الأمريكية بوجود عدد كبير من أكبر مزارع الرياح البرية في العالم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استغلال المساحات الواسعة التي تشغلها هذه التوربينات في أغراض أخرى مثل الزراعة، مما يزيد من الفائدة الاقتصادية والبيئية للمزارع.
نماذج لمزارع الرياح البحرية عالمياً
تعد مزارع الرياح البحرية من المشاريع الهامة لإنتاج الطاقة النظيفة، ومن الأمثلة البارزة عليها:
- مزرعة لندن أري: تقع في المملكة المتحدة.
- مزرعة غابارد الكبر: تقع أيضاً في المملكة المتحدة.
- مزرعة آنهولت: تقع في ألمانيا.
آلية عمل التوربينات
تم تصميم التوربينات بطريقة مبتكرة لتحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام أو التخزين لحين الحاجة. يمكن استخدام التوربينات الصغيرة لشحن البطاريات، بينما يمكن للتوربينات الأكبر تلبية احتياجات منزل كامل من الطاقة الكهربائية. أما التجمعات الكبيرة من التوربينات، والتي تعرف بمزارع الرياح، فتستخدم لتوليد كميات كبيرة من الطاقة بهدف تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري.
تتكون التوربينات من عدة أجزاء رئيسية:
- العمود الطويل: يختلف طوله من توربين إلى آخر، وكلما زاد ارتفاع التوربين، زادت قدرته على توليد الكهرباء بسبب زيادة سرعة الرياح في الأعلى.
- الشفرات: تختلف في تصميمها، فمنها ما هو أفقي يشبه مروحة الطائرة ولكن بحجم أكبر بكثير، ومنها ما يشبه خفاقة البيض العملاقة.
- مولد الكهرباء: يقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية للشفرات إلى طاقة كهربائية.
- البطاريات: تستخدم لتخزين الطاقة المنتجة.
بالإضافة إلى هذه الأجزاء، توجد مكونات أخرى للتحكم في التوربين، مثل آليات تغيير اتجاه الشفرات أو إيقاف التوربين في حالات الرياح الشديدة جدًا، كما هو الحال عند هبوب الأعاصير.
