بعد ما شعر العالم بنتائج الاحتباس الحراري و كوارثه .و لمسها على أرض الواقع من عدم التباين في الفصول .و ذوبان الجبال الثلجية في الأقطاب.و بل و هناك أكثر من ذلك إنقراض بعض أنواع المحاصيل الزراعية نتيجة تغير المناخ .بدأت دول العالم بالتوجه نحو استعمال الطاقة النظيفة . و إن مصطلح الطاقة النظيفة هو مصطلح يستخدم للدلالة على الطاقة المولّدة من مصادر غير النفط . أي المصادر الدائمة والتي لا تحتاج الى جهد واستخراج مثل النفط . ولا ينبعث عنها غازات سامة مثل أول أوكسيد الكربون co وثاني أوكسيد الكربون والكبريت …. و أهم مثال على هذه المصادر هي طاقة الشمس و طاقة الماء الجاري و طاقة الرياح .و في هذه المقالة سوف نتناول طريقة عمل (توربينات الرياح) التوربينات الهوائية .
الرياح
إن الرياح هي عبارة عن تدفق هواء ناتج عن اختلاف و خلخلة الضغط الجوي . أو بمعنى آخر تختلف درجات حرارة الجو الذي يتعرض لتسخين أشعة الشمس . ونتيجة أن الهواء البارد الذي يسبب ضغط عالي يحل مكان الهواء الساخن ذو الضغط المنخفض .و هكذا تتشكل الرياح بفعل الشمس .و كذلك تتشكل الرياح نتيجة دوران الأرض .
توربينات الرياح
هي عبارة عن مراوح كبيرة تتألف من ثلاث شفرات غالبا . و التي تعمل مثل آلية عمل أجنحة الطائرة . فعندما تتدفق الرياح عبر هذه الشفرات يؤدي ذلك إلى انخفاض الضغط على جانب واحد منها . وهذا الاختلاف في ضغط الهواء و هذا يؤدي الى قوة سحب (عزم جر) وقوة دوران (عزم دوراني ).و عزم الدوران أكبر من عزم الجر الذي ينعدم بسبب تثبيت المروحة بمحور يسمح لها بالدوران فقط .
يتصل محور الدوران مع سلسلة من التروس ( المسننات ) التي وظيفتها إعطاء سرعات دوران أكبر للمولد الكهربائي . أيضا هناك مسننات تعمل عمل دولاب تنظيم الحركة الدورانية . أي للحفاظ على حركة دورانية منتظمة من أجل ثبات دوران مولد الكهرباء .
و هذه الكتلة من التروس تضمن الحصول على 1800 دقيقة / الدورة .و هي وهي السرعة ( التواتر) المطلوب من أجل عمل التوربين الكهربائي لانتاج الطالقة الكهربائية المتناوبة .و أيضا هي متصلة بغرفة تحكم تصلها المعلومات سرعة الرياح ودرجة الحرارة من الحساسات الموجودة . وأيضا تستطيع التحكم بسرعة وإيقاف وعمل المروحة ميكانيكياً وكهربائياً وهيدروليكياً .
أنواع توربينات الرياح
هنالك نوعان للتوربينات و التي تصنف حسب اتجاه محور الدوران . فهي إما ذات محور أفقي أو ذات محور عمودي .
تختلف التوربينات العمودية عن الأفقة أنها لا تحتاج الى آلية عكس اتجاه الدوران (عندما تغبر الرياح جهة دورانها ) .
الكفاءة
هل التوربينات الأكبر أكثر كفاءة ؟ .الكفاءة تعتمد على سرعة الرياح والتوافق بين قطر الشفرة وحجم المولد الكهربائي .و لكن الشفرات الأكبر و الأكثر ارتفاعاً قادرة على التقاط كمية أكبر من الهواء لكي تشغل محرك أكبر . و لكن الكفاءة تحتاج أيضا الى مساحات أكبر بالمقابل حولها .
مخاطرها
إن التوربينات الهوائية هي أجهزة كهربائية عالية الجهد مع أجزاء ميكانيكية متحركة كبيرة. وهنا احصائية تقول أنه مقابل كل 100 توربين . سوف تنفصل ريشة واحدة .وذلك بسبب العوامل الجوية . أيضا هي تحتاج الى مساحات كبيرة من الأرض . لذلك تقام بعضها في المحيطات.و بالإضافة الى الصوت المرتفع الذي يصاحبها و الحركة المزعجة ولهذا السبب تقام في أماكن بعيدة عن التجمعات السكنية .
إقرأ أيضاً:
مقدمة في الكهرباء والإلكترونيات
الطاقة ومصادرها وتاريخ استخدامها
المشكلات الكبيرة تتطلب حلولًا كبيرة
توليد الطاقة الكهربائية من ضوء الشمس