هل من الممكن استخدام توربينات الرياح المنزلية الصغيرة لتوليد الطاقة؟ ما هي القضايا التي يجب أن نولي اهتماما لها؟

1 、 أنواع ومبادئ العمل لتوربينات الرياح الصغيرة المنزلية
يتميز توليد طاقة الرياح بالسلطة ، حيث يتجاوز تلك التي تتجاوز 750 كيلو واط توليد طاقة الرياح على نطاق واسع وتلك التي تقل عن توليد طاقة الرياح الصغيرة والمتوسطة الحجم. في الصين ، تسمى معدات توليد طاقة الرياح أقل من 100 كيلو وات معدات توليد طاقة الرياح على نطاق صغير ، وتستخدم بشكل رئيسي لبناء الطاقة الريفية والاتصالات المتنقلة في الأسر والمناطق بدون كهرباء. وفقًا لمبدأ البناء والبيئة المعمول بها ، تنقسم توربينات الرياح الصغيرة بشكل أساسي إلى نوعين: المحور الأفقي والمحور العمودي.
توربينات الرياح ذات المحور الأفقي لها سرعات دوارة سريعة ومعاملات توليد الطاقة العالية ، ولكن أيضًا مستويات ضوضاء عالية نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب بيئة توليد الطاقة معايير عالية ، ويجب تثبيت معدات توليد الطاقة في بيئة مزرعة للرياح بمتوسط ​​سرعة رياح سنوية تتراوح بين 5 و 15 مترًا في الثانية من أجل تحقيق أداء توليد الطاقة الأمثل. توربينات الرياح المحورية الرأسية لها سرعة دورانية أبطأ ، وضوضاء نسبية أقل ، وتوليد الطاقة المنخفضة مقارنة بتوربينات المحور الأفقي. ومع ذلك ، ليس لديهم قيود على تركيب الموقع ويمكن أن تبدأ في توليد الكهرباء حتى في بيئات سرعة الرياح المنخفضة. لذلك ، تم استخدامها على نطاق واسع في الصين.
يتمثل مبدأ العمل في توربينات الرياح في استخدام طاقة الرياح لدفع دوران شفرات الهواء ، ثم زيادة سرعة الدوران من خلال آلة زيادة السرعة لتعزيز المولد لتوليد الكهرباء. على وجه التحديد ، تعمل الرياح على الشفرات المصممة للديناميكا الهوائية ، مما يولد اختلاف الرفع الذي يدفع المكره إلى التدوير ؛ يتم توصيل المكره بصندوق التروس المتزايد للسرعة من خلال العمود الرئيسي ، ويحول دوران منخفض السرعة إلى ارتفاع السرعة مناسبة لتشغيل المولد ؛ يؤدي العمود عالي السرعة إلى قيادة الدوار للمولد ، وقطع الخطوط المغناطيسية في اللف من الجزء الثابت لتوليد الحث الكهرومغناطيسي ، وتوليد تيار متناوب وفقًا لقانون فاراداي ؛ بعد تعزيزه بواسطة محول ، يتم توصيل الكهرباء بشبكة الطاقة أو توفيرها للمستخدمين.
2 、 جدوى توربينات الرياح الصغيرة المنزلية لتوليد الطاقة
（1） شروط الموارد
تولد توربينات الرياح الكهرباء باستخدام الرياح ، وبالتالي تتطلب كمية معينة من موارد الرياح. الصين لديها أراضي واسعة وموارد وفيرة من طاقة الرياح. وفقًا للمكتب الجيولوجي الوطني ، يمكن استخدام 76 ٪ من إجمالي مساحة البلاد وتطويره لطاقة الرياح. إذا كان هناك طاقة رياح كافية ومستقرة في البيئة المنزلية ، فيمكن استخدام توربينات الرياح كمصدر موثوق للطاقة النظيفة. على سبيل المثال ، في بعض المناطق الجبلية النائية والجزر والمناطق الأخرى ذات التغطية غير الكافية لشبكة الطاقة ، غالبًا ما تكون موارد الرياح وفيرة ومناسبة لتركيب توربينات الرياح المنزلية الصغيرة.
（2） حقول التطبيق
في الوقت الحاضر ، تُستخدم توربينات الرياح المنزلية الصغيرة في الصين بشكل رئيسي في الري الأراضي الزراعية المنزلية ، وضخ الآبار عن المياه ، وشحن البطارية عند تثبيت قوارب الصيد ، وإمدادات الطاقة لمعدات ذوبان الثلوج ، وإمدادات الطاقة الإضافية لمحطات الشرطة أو محطات الإطفاء في حالة الكوارث. في المناطق الريفية ، حققت العديد من الأسر احتياجات الكهرباء الأساسية مثل الإضاءة ومشاهدة التلفزيون عن طريق تثبيت توربينات الرياح الصغيرة ، وتحسين نوعية حياتها. في بعض المناطق التي لا توجد بها كهرباء ، أصبحت توربينات الرياح الصغيرة وسيلة مهمة للسكان المحليين للحصول على الكهرباء.
（3） الفوائد الاجتماعية
على الرغم من أن حصة صناعة توليد طاقة الرياح الصغيرة في إمدادات الكهرباء في الصين والطاقة الخضراء ضئيلة من حيث السعة المثبتة وتوليد الطاقة ، لا يمكن تجاهل فوائدها الاجتماعية. في الوقت الحاضر ، تتمتع توربينات الرياح المنزلية الصغيرة في الصين بسوق مستقر نسبيًا ، حيث يبلغ حجم مبيعات سنويًا أكثر من 30000 وحدة. في العديد من المناطق النائية نسبيًا ، حقق حوالي 1.5 مليون من المزارعين ، والرعاة ، والصيادون كهربة الأسرة من خلال توربينات الرياح المنزلية ، مما يسمح للأضواء الكهربائية والتلفزيون بدخول منازل المزارعين والرعاة والصيادين. لا يمكن للناس مشاهدة التلفزيون VCD فقط ، حتى الثلاجات والغسالات تم استخدامها ، مما يحسن بشكل كبير مستويات المعيشة للمقيمين المحليين.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن ظهور توربينات الرياح المنزلية قد غير بنية الطاقة التقليدية لحرق الفحم والفحم ، وزادت نسبة الطاقة المتجددة ، مما يجعل العديد من الأماكن صديقة للبيئة. كما أدى ظهور الكهرباء إلى تعميق العلاقة بين السكان المحليين والعالم الخارجي. يمكنهم الحصول على مزيد من المعلومات التجارية من خلال الاستماع إلى التلفزيون والراديو ومشاهدة المنتجات ، وبالتالي بيع منتجاتهم الزراعية والخطية بأسعار أكثر معقولة وزيادة دخلهم.
3 、 احتياطات لاستخدام توربينات الرياح المنزلية الصغيرة
（1） تقييم موارد الرياح
قبل استخدام توربينات الرياح الصغيرة المنزلية ، من الضروري فهم موارد الرياح المحلية تمامًا ، بما في ذلك تغييرات سرعة الرياح الشهرية على مدار العام. نظرًا لأن توربينات الرياح لا يمكن أن تعمل إلا ضمن نطاق معين من سرعات الرياح ، عادةً ما تتراوح بين 3 و 25 مترًا في الثانية. إذا كانت سرعة الرياح منخفضة للغاية ، فستؤثر على توليد الطاقة ؛ إذا كانت سرعة الرياح مرتفعة للغاية ، فسوف تسبب أضرارًا للمعدات. يمكن إجراء تقييم دقيق لموارد الرياح المحلية عن طريق الاستعلام عن بيانات الأرصاد الجوية المحلية ، أو استشارة المنظمات المهنية ، أو استخدام أدوات قياس سرعة الرياح لتحديد ما إذا كانت مناسبة لتثبيت توربينات الرياح.
（2） تحليل الجدوى الاقتصادية
على الرغم من أن توربينات الرياح نفسها هي معدات تحويل الطاقة المجانية ، نظرًا لقيود ظروف الرياح ، إلا أن هناك حاجة إلى كمية كبيرة من الاستثمار في المرحلة المبكرة ، بما في ذلك شراء المعدات وتركيبها وتكاليف الصيانة لاحقًا. لذلك ، بالإضافة إلى استخدام توربينات الرياح لتوليد الطاقة ، توجد معظم الأسر التي تتطلب توربينات الرياح لتوليد الطاقة في المناطق النائية وغالبًا ما تتطلب دعمًا حكوميًا. قبل اتخاذ قرار بشأن التثبيت ، ينبغي إجراء تحليل مفصل للجدوى الاقتصادية ، مع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل تكلفة استثمار المعدات ، وكفاءة توليد الطاقة ، وتكاليف الصيانة ، وما إلى ذلك ، لضمان حصول الاستثمار على عائد معقول.
（3） اختيار موقع التثبيت
يجب تثبيت توربينات الرياح في مواقع ذات تداول هواء جيد على ارتفاعات عالية. عند اختيار موقع التثبيت ، من الضروري النظر في تأثير التضاريس والمباني والعقبات الأخرى على الريح ، والتأكد من أن شفرات توربينات الرياح لا تلمس أي أشياء. بشكل عام ، ينبغي للمرء أن يختار الأماكن ذات التضاريس العليا والمناطق المحيطة دون عائق ، مثل الأسطح ، والمساحات المفتوحة ، إلخ. في الوقت نفسه ، بالنسبة لتوربينات الرياح المثبتة على الأسطح ، يجب أيضًا مراعاة سعة الحمل للسقف ، ويوصى عمومًا بتثبيت توربينات الرياح أقل من 3 كيلو وات.
（4） اختيار المعدات والجودة
جميع توربينات الرياح الصغيرة التي تقل عن 400 واط في السوق لا تحتوي على وظائف الكبح أو تثبيت السرعة أو وظائف الحد من السرعة. طالما أن هناك طاقة رياح كافية ، يمكن أن تبدأ توربينات الرياح في توليد الكهرباء. ومع ذلك ، كلما ارتفعت قوة الرياح ، أسرع السرعة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى الموقف الذي يتم فيه إلقاء رأس توربينات الرياح بسبب السرعة المفرطة ، وهو أمر خطير للغاية. وفقًا للوائح السلامة العادية ، يجب أن يكون لتوربينات الرياح وظيفة التفريغ قبل الاستخدام لمنع الحوادث مثل عكس توربينات الرياح وهربها. في الوقت الحاضر ، تحتوي التوربينات الريفية الصغيرة والمتوسطة بشكل عام على الفرامل الكهرومغناطيسية ، والفرامل الميكانيكية ، ووظائف حماية التحيز الجانبية. تتمثل الوظيفة الرئيسية في التفريغ في منع الشحن الزائد للبطارية عن طريق زيادة سعة الحمل وتفريغ الكهرباء الزائدة ، والتي تلعب دورًا محددًا في السرعة. لذلك ، عند اختيار المعدات ، من المهم اختيار المنتجات ذات الجودة الموثوقة ووظائف حماية السلامة الشاملة.
（5） الفحص والصيانة العادية
البيئة الطبيعية التي تعمل فيها توربينات الرياح قاسية للغاية وتتطلب فحصًا وصيانة منتظمة لضمان سلامة وموثوقية المعدات. يتضمن التفتيش وظائف وأداء الأجزاء الميكانيكية والكهربائية ، وكذلك ما إذا كانت الشفرات والأبراج والكابلات ، إلخ. من توربينات الرياح تالف أو تآكل. تشمل الصيانة مكونات التنظيف والتشحيم ، واستبدال المكونات التالفة ، إلخ. على سبيل المثال ، يجب الحفاظ على نظافة البطاريات الخالية من الصيانة لتوربينات الرياح الصغيرة ؛ إذا كان هناك عطل ، فالرجاء عدم تفكيك المعدات بنفسك. يجب فحص توربينات الرياح مباشرة قبل وبعد عاصفة كبيرة ، وإذا تم العثور على أي مشاكل ، فيجب تخفيض البرج ببطء للصيانة.
（6） العملية الآمنة
يجب إيلاء الانتباه إلى الأمان عند استخدام توربينات الرياح. يحتاج المشغلون إلى تلقي التدريب المهني وارتداء معدات السلامة اللازمة مثل الخوذات ، وأحزمة المقاعد ، إلخ. أثناء العملية ، من الضروري اتباع معايير المعدات ومتطلبات السلامة ، والالتزام بدقة بإجراءات التشغيل والمتطلبات. على سبيل المثال ، قبل إدخال توربينات الرياح لأداء أي عملية ، يجب على الموظفين التحقق من رقم وحدة توربينات الرياح وتحديد نوع العمل ونطاقه ؛ لا تبقى داخل أو بالقرب من البرج أثناء العواصف أو العواصف الرعدية ؛ عند تنفيذ العمل المتعلق بتوربينات الرياح ، تأكد من عدم وجود أفراد غير ذوي صلة بالقرب من أو بالقرب من توربينات الرياح.
（7） مراقبة وصيانة النظام
عادةً ما تستخدم توربينات الرياح كجزء من النظام بأكمله ، لذلك يلزم مراقبة النظام وصيانته لضمان أداء واستقرار النظام بأكمله. تشمل المراقبة والصيانة عمليات تفتيش منتظمة وصيانة المولدات ووحدات التحكم لضمان ناتج طاقة مستقرة وموثوقة. من خلال تثبيت نظام مراقبة ، يمكن إجراء مراقبة في الوقت الفعلي لحالة التشغيل وسرعة الرياح والجهد والمعلمات الحالية وغيرها من المعلمات للمولد ، ويمكن نقل البيانات إلى مركز المراقبة من خلال الشبكة اللاسلكية للمراقبة عن بُعد وتشخيص الأعطال.
4 、 الخلاصة
توربينات الرياح المنزلية الصغيرة هي طريقة ممكنة لتوليد الطاقة مع بعض ظروف موارد الرياح ، والتي يمكن أن توفر دعمًا لبعض الطاقة للأسر ، وخاصة في المناطق النائية والمناطق التي لا توجد بها كهرباء ، ولها قيمة تطبيق مهمة. لا يمكن أن يحل فقط بعض مشاكل الكهرباء وتحسين نوعية حياة السكان ، ولكن أيضًا جلب فوائد اجتماعية كبيرة ، وتعزز استخدام الطاقة المتجددة وحماية البيئة. ومع ذلك ، عند استخدام توربينات الرياح المنزلية الصغيرة ، يجب إيلاء الاهتمام لقضايا مثل تقييم موارد الرياح ، وتحليل الجدوى الاقتصادية ، واختيار موقع التثبيت ، واختيار المعدات والجودة ، والتفتيش المنتظم والصيانة ، والتشغيل الآمن ، ومراقبة النظام وصيانته. فقط من خلال النظر في هذه العوامل بشكل شامل واختيار واستخدام المعدات بشكل معقول ، يمكننا ضمان التشغيل الآمن والمستقر والفعال لتوربينات الرياح المنزلية الصغيرة ، مما يجعل الراحة والفوائد الحقيقية للعائلات.