توربينات الرياح الصغيرة والمتوسطة الحجم: رواد الطاقة النظيفة في مجال الطاقة الموزعة

تشير توربينات الرياح الصغيرة والمتوسطة الحجم عادةً إلى معدات طاقة الرياح التي تقل قدرتها عن 500 كيلوواط والتي توفر الكهرباء للمنازل والمزارع والمجتمعات والشركات الصغيرة والشبكات الصغيرة أو المرافق غير المتصلة بالشبكة.

توربينات الرياح الصغيرة: تشير عادةً إلى النماذج التي تتراوح قدرتها من 1 كيلوواط إلى 10 كيلوواط، وتستخدم بشكل أساسي للمباني السكنية المتصلة بالشبكة أو غير المتصلة بها، والمزارع الصغيرة، وما إلى ذلك.

توربينات الرياح متوسطة الحجم: تشير عادةً إلى النماذج التي تتراوح قدرتها من 10 كيلوواط إلى 500 كيلوواط، وتستخدم بشكل رئيسي في المجتمعات والمدارس والمؤسسات الصغيرة والمتوسطة الحجم ومحطات الاتصالات الأساسية والري الزراعي وما إلى ذلك.
(ملاحظة: في بعض الأحيان، يُشار إلى تلك التي تقل عن 1 كيلو واط باسم "صغيرة"، بينما تُصنف تلك التي تزيد عن 100 كيلو واط على أنها "كبيرة".)

تشمل الأنواع الهيكلية الرئيسية توربينات الرياح ذات المحور الأفقي وتوربينات الرياح ذات المحور الرأسي.

توربينات الرياح ذات المحور الأفقي، حيث يكون محور دوران الدوار موازياً للأرض، تشبه توربينات الرياح الكبيرة. تُعدّ هذه التوربينات الأكثر شيوعاً في السوق بفضل تقنيتها المتطورة وكفاءتها العالية في استغلال طاقة الرياح. عادةً ما تحتوي على دفة خلفية أو نظام توجيه نشط، والذي يتطلب محاذاة مع اتجاه الرياح، كما أنها تُصدر ضوضاءً عالية نسبياً، وتُركّب على ارتفاعات شاهقة.

توربينات الرياح ذات المحور الرأسي، حيث يكون محور دوران الدوار عموديًا على الأرض. لا تحتاج إلى رياح، ويمكنها التقاط الرياح من أي اتجاه. تتميز بانخفاض مستوى الضوضاء أثناء التشغيل وسهولة الصيانة. لكن كفاءة استغلال طاقة الرياح فيها أقل عمومًا من التوربينات ذات المحور الأفقي.

يتضمن نظام توليد طاقة الرياح المتكامل، صغيرًا كان أم متوسطًا، توربينًا هوائيًا يشمل مولدًا وشفرات ومحورًا وهيكلًا، مع نظام توجيه/انحراف يُستخدم في التوربينات ذات المحور الأفقي للحفاظ على محاذاة مع اتجاه الرياح. تدعم الأبراج التوربينات الهوائية على ارتفاعات عالية للحصول على رياح أقوى وأكثر استقرارًا. يتولى نظام التحكم مسؤولية مراقبة بدء التشغيل والإيقاف والسلامة والحالة التشغيلية للنظام. كما يتضمن النظام نظام تخزين طاقة (للأنظمة غير المتصلة بالشبكة) لتخزين الطاقة الكهربائية الزائدة لاستخدامها في حال انعدام الرياح. يحتوي العاكس على عاكس غير متصل بالشبكة يحول طاقة التيار المستمر من البطارية إلى طاقة تيار متردد للأجهزة المنزلية. ويوجد عاكس متصل بالشبكة يحول الكهرباء المولدة من التوربينات الهوائية إلى تيار متردد بنفس تردد وطور الشبكة، ثم يوصله إليها.

تشمل تطبيقات توربينات الرياح الصغيرة والمتوسطة الحجم تطبيقات خارج الشبكة وتطبيقات متصلة بالشبكة. تطبيقات خارج الشبكة لمحطات الاتصالات: توفير الطاقة لمحطات الاتصالات المتنقلة في المناطق النائية. مراقبة الطرق: تزويد معدات مراقبة الطرق السريعة والأنفاق بالطاقة. تطبيقات الزراعة وتربية الحيوانات: مثل الأسوار الكهربائية للمراعي، وري الأراضي الزراعية، وتوفير الطاقة لقوارب الصيد، إلخ. تطبيقات خارجية وطارئة: المركبات الترفيهية، والتخييم، وتوفير الطاقة في حالات الطوارئ والكوارث. تطبيقات متصلة بالشبكة للمستخدمين التجاريين: تركيب توربينات رياح متوسطة القدرة في المصانع والحدائق، إلخ، لتقليل تكاليف الكهرباء، والاستخدام الذاتي، وربط فائض الكهرباء بالشبكة. تطبيقات مدرسية ومجتمعية: كمشروع تعليمي علمي شعبي ومشروع تجريبي للطاقة النظيفة.

تكمن ميزة توربينات الرياح الصغيرة والمتوسطة الحجم في توزيع الطاقة، حيث يمكنها توليد الكهرباء في الموقع وتقليل فاقد الطاقة أثناء النقل لمسافات طويلة. وتُعدّ هذه الطاقة النظيفة خالية من انبعاثات الكربون. ويمكنها تشكيل نظام تكميلي للطاقة الشمسية والرياح مع الخلايا الكهروضوئية الشمسية لتحسين موثوقية إمدادات الطاقة. كما يمكن للنظام المتصل بالشبكة تعويض جزء من استهلاك الكهرباء أو كله من الشبكة.

تتمثل محدودية توربينات الرياح الصغيرة والمتوسطة الحجم في أنها تتطلب عادةً متوسط ​​سرعة رياح سنوية لا يقل عن 4-5 أمتار في الثانية، وأن يكون الموقع مفتوحًا وخاليًا من العوائق. كما أن الاستثمار الأولي مرتفع نسبيًا، وتكاليف المعدات نفسها والتركيب (وخاصة البرج) باهظة.
سرعة الرياح واتجاهها متغيران، والطاقة الناتجة غير مستقرة؛ وقد يتسبب ذلك في تداخل الضوضاء مع السكان المجاورين.

إذا كنت تفكر في تركيب توربين رياح صغير أو متوسط ​​الحجم، فستحتاج إلى تقييم موارد الرياح: استخدم معدات متخصصة لقياس البيانات لمدة عام على الأقل، أو استفسر عن معلومات الأرصاد الجوية المحلية. هذه هي الخطوة الأهم. احسب الطلب على الكهرباء: حدد بوضوح حملك واستهلاكك للكهرباء لتحديد مقدار الطاقة التي تحتاجها من توربينات الرياح. اختر النوع المناسب: بناءً على احتياجاتك وبيئتك، اختر مروحة ذات محور أفقي أو رأسي. معاينة الموقع: تأكد من وجود مساحة مفتوحة كافية، واحرص على إبعادها عن العوائق مثل المباني والأشجار. فهم اللوائح: استشر الحكومة المحلية بشأن تراخيص البناء، وقيود الارتفاع، ولوائح الضوضاء، وسياسات ربط الشبكة. اختر علامات تجارية وفنيين تركيب موثوقين: اختر منتجات معتمدة وذات سمعة طيبة، وفريق تركيب محترف لضمان السلامة وخدمة ما بعد البيع. التحليل الاقتصادي: احسب فترة استرداد الاستثمار، مع مراعاة تكاليف المعدات، ورسوم التركيب، ورسوم الصيانة، والكهرباء/الإعانات الموفرة.

تُعدّ توربينات الرياح الصغيرة والمتوسطة الحجم أدوات فعّالة لتحقيق الاكتفاء الذاتي من الطاقة والمعيشة المستدامة، وهي مناسبة بشكل خاص للمناطق ذات موارد الرياح الجيدة وشبكات الكهرباء غير الملائمة. مع ذلك، فهي ليست حلاً شاملاً يُحقق فوائد فورية، ويعتمد نجاحها بشكل كبير على التقييم الدقيق والتركيب والصيانة الاحترافية في المراحل الأولى. لذا، قبل اتخاذ القرار، يُرجى التأكد من إجراء بحث شامل وتحضير دقيق.