تعريف قوة الرياح
يُقصد بمصطلح طاقة الرياح (Wind Energy) القدرة الكهربائية المستمدة من حركة الهواء الطبيعية في الغلاف الجوي للأرض. تُعتبر هذه الطاقة مورداً متجدداً لا ينضب بسهولة، ولها أهمية بالغة في معالجة القضايا البيئية والمناخية المتعددة.
في الوقت الحاضر، يتم إنتاج الكهرباء من طاقة الرياح باستخدام ما يعرف بتوربينات الرياح (Wind Turbines). هذه التوربينات عبارة عن آلات ذات شفرات، تشبه في تصميمها الطواحين التقليدية، وتقوم بتحويل الطاقة الحركية الناتجة عن حركة الرياح إلى طاقة كهربائية.
تعمل هذه التوربينات على أساس مبدأ بسيط: حركة الرياح تدفع الشفرات حول محور الدوار، مما يؤدي إلى دوران المولد الذي بدوره ينتج الكهرباء.
وفقًا لإحصائيات عام 2021، تتمركز أكبر مجموعة من توربينات الرياح في الولايات المتحدة الأمريكية، حيث يبلغ عددها 67000 موزعة على 44 ولاية، وتساهم هذه التوربينات في توفير ما يقارب 6% من الطاقة الكهربائية على مستوى العالم.
التطور التاريخي لاستغلال قوة الرياح
استخدم الإنسان طاقة الرياح في مختلف العصور القديمة لتلبية احتياجات متعددة، ومن أبرز هذه الاستخدامات:
الاستفادة من الرياح في الحركة والزراعة
منذ حوالي 5000 عام قبل الميلاد، في مصر القديمة، شاع استخدام طاقة الرياح لتحريك القوارب في نهر النيل. وفي الصين، بحلول عام 200 قبل الميلاد، تم استخدام مضخات مياه بسيطة تعمل بطاقة الرياح لضخ المياه لأغراض زراعية متنوعة.
استخدام الرياح لتنظيف الأنهار
بدأ الأوروبيون في استخدام طاقة الرياح بعد أن نقل التجار والصليبيون تكنولوجيا الرياح إليهم. قام الهولنديون بتطوير مضخات مياه كبيرة تعمل بطاقة الرياح لتصريف وتنقية المستنقعات والبحيرات في دلتا نهر الراين.
دور الرياح في إنتاج الغذاء
لعبت طاقة الرياح دوراً هاماً في إنتاج الغذاء، حيث اعتمد سكان بلاد فارس والشرق الأوسط على طواحين الهواء ذات الشفرات المصنوعة من القصب المنسوج لطحن مختلف أنواع الحبوب.
كيفية عمل طاقة الرياح في إنتاج الكهرباء
في العصر الحديث، ومع التقدم العلمي، تم تفسير كيفية تحويل توربينات الرياح لطاقة الرياح إلى كهرباء باستخدام ما يسمى بالقوة الديناميكية للهواء (Aerodynamic Force). يمكن فهم هذه الآلية من خلال الخطوات التالية:
- تتدفق الرياح عبر شفرة توربين الرياح، مما يؤدي إلى انخفاض ضغط الهواء على جانب واحد من الشفرة، وهو ما يخلق اختلافاً في ضغط الهواء عبر جانبي الشفرة، مما ينتج قوة الرفع أو السحب. وبما أن قوة الرفع أقوى من قوة السحب، فإن ذلك يتسبب في دوران الجزء المتحرك.
- يتصل الجزء المتحرك بالمولد إما بطريقة مباشرة (في حالة التوربينات المباشرة) أو من خلال عمود وسلسلة من التروس. ثم يبدأ المولد بالدوران، مما يؤدي إلى توليد الكهرباء.
ايجابيات استخدام طاقة الرياح
لاستخدام طاقة الرياح فوائد جمة، ومن أبرزها:
الحفاظ على البيئة
تعتبر طاقة الرياح مصدراً نظيفاً للطاقة، حيث أن توربينات الرياح، على عكس الوقود الأحفوري، لا تنتج أي انبعاثات أو غازات سامة قد تساهم في هطول الأمطار الحمضية أو تلوث الهواء عبر زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون الذي يؤدي إلى ارتفاع معدلات الاحتباس الحراري.
خفض التكاليف
تُعد الرياح من أرخص مصادر الطاقة في العالم، حيث تبلغ تكلفة 1,000 واط/ ساعة في محطات توربينات الرياح ما بين 1-2 سنت. ويرجع ذلك إلى توافرها المجاني في الطبيعة.
إيجاد فرص عمل
يساهم قطاع توليد الطاقة من خلال توربينات الرياح في خلق فرص عمل في مجالات متنوعة. على سبيل المثال، يعتبر مجال التوربينات من حيث توفر الوظائف من أسرع المجالات الأمريكية نمواً، حيث يوظف قطاع الرياح أكثر من 100,000 عامل من فنيي توربينات الرياح، والمتخصصين في التصنيع والتركيب والصيانة، وخدمات الدعم التقني.
المراجع
- Starre Vartan (13/8/2021),”What Is Wind Energy? Definition and How It Works”,treehugger, Retrieved 6/1/2022. Edited.
- “WIND ENERGY”,acciona, Retrieved 6/1/2022. Edited.
- “WIND TURBINE”,acciona, Retrieved 6/1/2022. Edited.
- “How Do Wind Turbines Work?”,energy, Retrieved 6/1/2022. Edited.
- “Wind explained History of wind power”,eia, 17/3/2021, Retrieved 6/1/2022. Edited.
- “Advantages and Challenges of Wind Energy”,energy, Retrieved 6/1/2022. Edited.
