مبادئ توليد طاقة الرياح ومزايا وعيوب توليد طاقة الرياح

الرياح هي ظاهرة طبيعية ناتجة عن تدفق الهواء ، وبعض الطواحين الهواء التي تدور ليلًا ونهارًا تقوم بتحويل الرياح إلى كهرباء ، وهي توربينات الرياح.

يشير توليد طاقة الرياح إلى عملية تحويل الطاقة الحركية الميكانيكية إلى طاقة كهربائية عن طريق التقاط طاقة الرياح ، واستخدامها لدفع دوران شفرات توربينات الرياح ، وعندما تهب الرياح نحو الشفرات ، فإنها تدفع توربينات الرياح إلى التدوير. يتم استخدام الطاقة الحركية الميكانيكية لتدفق الهواء لدفع المولد لتوليد الكهرباء ، واستكمال العملية الكاملة لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى الطاقة الكهربائية. المبدأ المادي هو قانون الحث الكهرومغناطيسي.

تم اكتشاف ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي من قبل الفيزيائي البريطاني مايكل فاراداي ، والذي يشير إلى الظاهرة حيث يتم وضع الموصل في تدفق مغناطيسي متغير ويولد قوة كهربائية. إذا تم توصيل هذا الموصل في حلقة ، فسيتم كهربة الحلقة.

جوهر الحث المغناطيسي وجوهر الكهرباء: لخص ماكسويل ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي في نظام من المعادلات من خلال الحسابات الرياضية ، والمعروفة باسم معادلات ماكسويل. كشف نظام المعادلات هذا عن جوهر الحث الكهرومغناطيسي - وهو مجال مغناطيسي متغير ينتج مجالًا كهربائيًا ، والعكس صحيح. يمكن أن يتفاعل المجال الكهربائي مع الإلكترونات (أو المواد المشحونة) ، ويتم منح الإلكترونات الموضوعة في الحقل الكهربائي بالطاقة المحتملة بسبب عمل المجال الكهربائي. عملية إطلاق الطاقة المحتملة هي أيضًا عملية استخدام الكهرباء.

مبادئ توليد طاقة الرياح

يتمثل مبدأ توليد طاقة الرياح في استخدام طاقة الرياح لدفع دوران شفرات الهواء ، ثم زيادة سرعة الدوران من خلال مسرع لتعزيز المولد لتوليد الكهرباء. وفقًا لتكنولوجيا طاحونة الهواء الحالية ، فإن سرعة النسيم تبلغ حوالي ثلاثة أمتار في الثانية (درجة النسيم) كافية لبدء توليد الكهرباء. أصبح توليد طاقة الرياح اتجاهًا عالميًا لأنه لا يتطلب استخدام الوقود ولا ينتج عن الإشعاع أو تلوث الهواء. إن تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة حركية ميكانيكية ، ثم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حركية كهربائية ، هو توليد طاقة الرياح.

وتسمى الأجهزة المطلوبة لتوليد طاقة الرياح توربينات الرياح. يمكن تقسيم هذا النوع من توربينات الرياح تقريبًا إلى ثلاثة أجزاء: توربينات الرياح (بما في ذلك الدفة الذيل) ، والمولد ، والبرج.

توربينات الرياح هو مكون مهم يحول الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة ميكانيكية. وهو يتكون من اثنين (أو أكثر) من الدافع على شكل المروحة. عندما تهب الرياح نحو الشفرات ، فإن القوة الديناميكية الهوائية المتولدة على الشفرات تدفع توربينات الرياح إلى التدوير. تتطلب مادة شفرة المروحة قوة عالية ووزن خفيف ، وهي في الغالب مصنوعة من الألياف الزجاجية أو غيرها من المواد المركبة (مثل ألياف الكربون).

ما هي مزايا وعيوب توليد طاقة الرياح

ميزة

1. النظافة والفوائد البيئية الجيدة ؛

2. قابلة للتجديد ولم يستنفد أبدًا ؛

3. دورة بناء البنية التحتية القصيرة ؛

4. مقياس التثبيت المرن.

عيب

1. الضوضاء والتلوث البصري.

2. احتلال مساحات كبيرة من الأرض ؛

3. غير مستقر ولا يمكن السيطرة عليه ؛

4. في الوقت الحاضر ، لا تزال التكلفة مرتفعة للغاية.

5. يؤثر على الطيور.

المزايا:

الطاقة المتجددة: طاقة الرياح هي مصدر للطاقة المتجددة لا يستنفد مثل الوقود الأحفوري ، ولا تنبعث منها غازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين ، مما يؤدي إلى الحد الأدنى من التلوث البيئي.

وفورات في تكاليف الطاقة: مقارنة بالوقود الأحفوري ، فإن طاقة الرياح لها تكاليف أقل والوقود مجاني. بسبب التطور السريع لتوليد طاقة الرياح ، تتناقص تكاليف الإنتاج تدريجياً.

يمكن استخدامها في بيئات مختلفة: يمكن استخدام طاقة الرياح في العديد من الأماكن ، ليس فقط على الأرض ولكن أيضًا في البحر ، مناسبة لبيئات مختلفة.

المرونة: يمكن أن يعمل توليد طاقة الرياح بمرونة ، ويمكن ضبط ناتج الكهرباء في أي وقت وفقًا لظروف الرياح.

يمكن استخدامها بالاقتران مع تقنيات الطاقة الأخرى: يمكن استخدام طاقة الرياح بالاقتران مع تقنيات الطاقة المتجددة الأخرى وتقنيات الطاقة التقليدية لتحسين كفاءة الطاقة والموثوقية.

الدونية:

يعتمد على طاقة الرياح: مع تعتمد توليد طاقة الرياح على سرعة الرياح ، يمكن أن يؤدي سرعة الرياح غير الكافية أو غير المستقرة إلى انخفاض في كفاءة توليد الطاقة أو عدم القدرة على توليد الكهرباء بشكل طبيعي.

التأثير البيئي: يتطلب تركيب توربينات الرياح احتلال مساحة الأرض أو المحيط وقد يكون له تأثير على هجرة الطيور وغيرها من الحياة البرية.

تلوث الضوضاء: تنبعث توربينات الرياح كمية معينة من الضوضاء أثناء التشغيل ، مما قد يتسبب في تداخل وعدم الراحة للمقيمين المحيطين.

تكاليف الصيانة المرتفعة: تتطلب توربينات الرياح صيانة وصيانة منتظمة ، وإذا كانت عطلات الماكينة ، فيجب إصلاحها واستبدال الأجزاء ، مما يتطلب الكثير من الوقت والمال.