نظرًا لاستنفاد الموارد الأحفورية والأهم من ذلك أن الموارد الطبيعية تؤدي إلى إنذارات ، يلجأ الناس إلى مصادر مختلفة للطاقة. هكذا نشأ مفهوم الطاقة المتجددة. خلاف ذلك ، مشاكل خطيرة تنتظر العالم في المستقبل القريب. نظرًا لأنها متجددة ولا تلوث الطبيعة ، تعتبر طاقة الرياح أحد مصادر الطاقة الأساسية في المستقبل. الرياح هي نتيجة لتحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية ، ناتجة بشكل رئيسي عن عمل قوى الضغط الناتجة عن حركة الهواء.
يعتمد ما إذا كانت محطة طاقة الرياح اقتصادية على كمية الطاقة التي يمكن توليدها في منطقة المصنع المحددة. من أجل تحديد هذه الكمية من الطاقة ، يتم أخذ البنية الطبوغرافية للأرض التابعة لتلك المنطقة كأساس ويتم تركيب محطة مراقبة الرياح في النقاط المناسبة. يتم إجراء قياسات مثل سرعة الرياح واتجاه الرياح وقوة الرياح وفقًا للمعايير مع أجهزة القياس المثبتة في محطات مراقبة الرياح هذه. في ضوء المعلومات التي تم الحصول عليها ، يتم حساب كمية إنتاج الطاقة وتقرر تحديد توربينات الرياح.
على الرغم من أن الهواء يتحرك مثل السوائل ، فإن حركة الهواء أسرع بكثير ، ويغطي الهواء في كل مكان. تسمى عملية تحويل الهواء إلى طاقة حركية باستخدام ميزة الإزاحة السريعة هذه طاقة الرياح. تسمى المراكز التي تولد الكهرباء باستخدام طاقة الرياح محطات توليد طاقة الرياح.
طاقة الرياح تبدأ مع شروق الشمس. أجزاء من طبقة الهواء ، التي تبرد في الليل ، على مقربة من الأرض ، ترتفع مع أشعة الشمس وتبدأ في التمدد والارتفاع. تتحرك طبقة الهواء البارد على ارتفاعات عالية نحو الأرض. هذا النزوح من الهواء الساخن والبارد يخلق رياح.
تتكون توربينات الرياح المستخدمة لتوليد الطاقة الكهربائية من ثلاثة أجزاء: ريش المروحة ، العمود والمولد. عندما تهب الرياح ، يبدأ المروحة في تدوير الشفرات. في هذه اللحظة ، يتم الحصول على الطاقة الحركية (طاقة الحركة) عن طريق طاقة الرياح. يتم توصيل العمود إلى المراوح ويدور العمود عند تدوير المراوح. مع دوران العمود ، يبدأ محرك المولد في توليد تيار متناوب. لحساب مقدار الكهرباء التي تولدها توربينات الرياح ، من الضروري النظر إلى سرعة الرياح وقطر المروحة. بشكل عام ، يتم تدوير توربينات الرياح الكبيرة بسرعة 15 متر في الثانية. كلما ارتفعت توربينات الرياح ، زاد عدد الريح المستهلكة وعودة أسرع. وفي الوقت نفسه ، تعتبر التوربينات البحرية أكثر كفاءة من التوربينات الأرضية.
توربينات الرياح تنتج الكهرباء أكثر تكلفة من الفحم ومحطات الطاقة النووية. ومع ذلك ، فإن طاقة الرياح لديها ميزات متجددة ونظيفة. لا يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى التي تضر بالجو. من المستحيل أن تنتهي الرياح. نتيجة للجهود المبذولة لحماية الطبيعة ، يتم إنشاء مزارع الرياح وتصبح واسعة الانتشار. ومع ذلك ، فإنه ليس لديه عيوب. لأن توربينات الرياح لا يمكن أن تعمل دائمًا بكفاءة عالية لأن سرعة الرياح تختلف. كما أنه يخلق تلوثًا للضوضاء أثناء العمل ، مما يزعج الناس والحيوانات والحياة البرية.
نطاق قياسات شدة الرياح
يستخدم جهاز يسمى مقياس شدة الريح لقياس سرعة الرياح. تسمى الأجهزة التي تقيس سرعة الرياح وكذلك الاتجاه anemographs. سرعة الرياح وقوة الرياح لا تعني نفس الشيء. تم تطوير Beaufort (Bofor) Scale بواسطة الأدميرال بوفورت في البحرية الملكية البريطانية في القرن الثامن عشر لشرح قوة الرياح وآثارها. هذا المقياس ، الذي يقيس الرياح وفقًا لشدتها وسرعتها ، لا يزال يستخدم حتى اليوم. ستكون الرياح التي يتم سماعها غالبًا في أجهزة التلفزيون هي 2 إلى 4 ، وفقًا لهذا المقياس. على سبيل المثال ، تبلغ سرعة الرياح 2 أقل من 11 كم في الساعة. تصل سرعة رياح 6 إلى 50 كم في الساعة. سرعة الرياح في 10 قريبة من 100 كم في الساعة.
تعد سرعة الرياح وكثافتها مهمة أيضًا في تشغيل توربينات الرياح. يتم إجراء هذه القياسات بواسطة المختبرات المعتمدة. تعتمد كفاءة توربينات الرياح على شدة الرياح. إذا كانت الرياح تهب بسرعة متوسطة تبلغ 4-5 في الثانية ، تبدأ الشفرات في الدوران ويبدأ توليد الكهرباء. ومع ذلك ، إذا زادت قوة الرياح ، على سبيل المثال ، إذا وصلت سرعة الرياح إلى 25 متر في الثانية ، فإن الشفرات ستتوقف عن الدوران. لأنه إذا لم يتوقف ، فإن تشغيل التوربينات الريحية يصبح مشكلة. يمكن لتوربينات الرياح توليد الكهرباء لنحو 20-25 على مدار السنة.
المعايير الرئيسية المستخدمة لقياسات قوة الرياح التي تنفذها المختبرات المعتمدة هي:
- TS EN 61400-1 توربينات الرياح - الجزء 1: إرشادات التصميم
- TS EN 61400-2 ... القسم 2: توربينات الرياح الصغيرة
- TS EN 61400-3 ... القسم 3: قواعد تصميم توربينات الرياح البحرية (IEC 61400-3: 2009)
- TS EN 61400-11 ... الفصل 11: تقنيات قياس الضوضاء الصوتية
- TS EN 61400-12-1 ... الفصل 12-1: قياسات أداء الطاقة لتوربينات الرياح المولدة للكهرباء
- TS EN 61400-13 ... القسم 13: قياس الأحمال الميكانيكية
- TS EN 61400-22 ... القسم 22: اختبار المطابقة وإصدار الشهادات
- TS EN 61400-23 ... القسم 23: اختبارات هيكلية كاملة لشفرات الدوار
- TS EN 61400-25-5 ... القسم 25-5: الاتصال بشأن التحكم في محطات طاقة الرياح ومراقبتها - اختبار المطابقة
مع استخدام الوقود الأحفوري (أي النفط والفحم والغاز) ، تنبعث ملايين الأطنان من ثاني أكسيد الكربون في الجو كل عام. هذا هو السبب الرئيسي لتغيرات المناخ وتدهور التوازن البيئي. ومع ذلك ، لا تنتج طاقة الرياح غازات الدفيئة لا عند إنتاجها أو استخدامها. يمكن للتوربين توليد 80 أضعاف كمية الطاقة المطلوبة للتركيب والتشغيل والصيانة وإيقاف التشغيل.
تدعم المنظمات غير الحكومية الكبيرة ومجموعات الحفاظ على الطبيعة مثل المؤسسة العالمية لحفظ الطبيعة ومنظمة السلام الأخضر وأصدقاء العالم طاقة الرياح. عند إنشاء مزارع الرياح ، يتم إجراء تقييمات الأثر البيئي دائمًا لضمان تأثيرها المحتمل على البيئة ، بما في ذلك الحيوانات والنباتات. بدون نتائج التقييم هذه ، لا يتم تصنيع توربينات الرياح.
