تاريخ وتطور طاقة الرياح: من طاحونة الهواء إلى التوربينات

اليوم ال طاقة الرياح وهو أحد مصادر الطاقة المتجددة الأكثر استخدامًا في العالم. وقد تطور تطورها التقني بشكل ملحوظ خلال العقود الماضية، باعتبارها واحدة من أكثر التقنيات كفاءة في توليد الطاقة النظيفة. إن استخدام الرياح قديم قدم تاريخ البشرية. يعود أول دليل على استخدام طاقة الرياح إلى عام 3000 قبل الميلاد، عندما استخدمت السفن الشراعية في نهر النيل، وإلى القرن السابع عشر قبل الميلاد في عهد حمورابي في بابل، حيث طواحين الهواء وسمحوا بضخ المياه لأغراض الري. في هذه المقالة، سنستكشف تاريخ طاقة الرياح، منذ نشأتها وحتى تطورها اليوم.

أصول وتاريخ طاقة الرياح

تم توثيق استخدام طاقة الرياح في التاريخ في مختلف العصور والحضارات. كان أحد الاستخدامات الأولى للرياح كمصدر للطاقة هو الملاحة والتجارة البحرية. وكانت أشرعة السفن التي أبحرت في نهر النيل في مصر القديمة تستفيد بالفعل من قوة الرياح في التحرك. وبالمثل، في بلاد ما بين النهرين القديمة، تم بناء أنظمة الري الأولى التي تستخدم المطاحن لضخ المياه. وبحلول عام 1000 ميلادي، كانت طواحين الهواء شائعة بالفعل في الشرق الأوسط، وبدأت في الانتشار في أوروبا خلال العصور الوسطى. ومن أشهر الأمثلة طواحين الهواء الهولندية، التي تستخدم لتصريف المستنقعات والبحيرات، وكذلك لطحن الحبوب. هؤلاء مطاحن متعددة الشفرات لقد كانت هياكل كبيرة وبطيئة، لكنها أثبتت أنها أساسية في تطوير الزراعة والاقتصاد. في القارة الآسيوية، وخاصة في الصين حوالي عام 200 قبل الميلاد، تم بالفعل تسجيل استخدام طواحين الهواء لمهام مثل ضخ المياه من الآبار. كان لهذه المطاحن الصينية هيكل محور عمودي يختلف عن نماذج المحور الأفقي الغربية. وفي الوقت نفسه، في بلاد فارس، تم استخدام المطاحن أيضًا للري وطحن الحبوب، مما يدل على الاستخدام الواسع النطاق والمعرفة المبكرة بمزايا الرياح كمصدر للطاقة.

نهضة طاقة الرياح والثورة الصناعية

ومع ظهور الثورة الصناعية في القرن التاسع عشر، تضاءل الاهتمام بطاقة الرياح مع اكتساب الفحم والنفط مكانة بارزة كمصادر طاقة سائدة. ومع ذلك، فإن طواحين الهواء لم تختف تماما. وفي الأماكن البعيدة عن المدن الكبيرة، وخاصة في المناطق الريفية، كانت المطاحن لا تزال تستخدم في مهام مختلفة. في الولايات المتحدة، مطاحن متعددة الشفرات أصبحت شائعة في نهاية القرن التاسع عشر، خاصة في المناطق الريفية الغربية لضخ المياه. كانت طواحين الهواء هذه، ذات البنية البسيطة والفعالة، بمثابة الأساس لأول مولدات كهرباء تعمل بطاقة الرياح، والتي تم تصميمها في بداية القرن العشرين. حدث أحد أهم التطورات في عام 1887، عندما قام تشارلز ف. برش ببناء ما يعتبر الأول توربينات الرياح لتوليد الكهرباء. وكان هذا التوربين كبيرا الحجم، إذ يحتوي على 144 شفرة دوارة من خشب الأرز، ورغم أن كفاءته كانت محدودة، إلا أنه كان علامة فارقة في التقدم نحو توليد الكهرباء من خلال طاقة الرياح.

توربينات الرياح الأولى والقرن العشرين

خلال النصف الأول من القرن العشرين، كان التقدم في تصميم توربينات الرياح بطيئًا ولكنه ملحوظ. في عام 1931، تم تطوير توربينات الرياح في يالطا بسعة 100 كيلوواط، وهو رقم كبير في ذلك الوقت. ومع ذلك، لم يبدأ تنفيذ توليد طاقة الرياح في المناطق الريفية في الولايات المتحدة إلا في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين، حيث توفر طواحين الهواء الكهرباء للمزارع والمنازل. كانت الشركة المصنعة في أمريكا الشمالية جاكوبس رائدة في إنتاج توربينات الرياح لتوليد الكهرباء في المناطق الريفية بقدرة 1930 كيلووات خلال ثلاثينيات القرن العشرين، وقد أتاح هذا التصميم توصيل الكهرباء إلى الأماكن النائية دون الحاجة إلى الاتصال بالشبكة الكهربائية التقليدية. في عام 1940، الأول طواحين الهواء الكبيرة في ولاية فيرمونت بالولايات المتحدة، بقدرة توليد تقترب من 1 ميجاوات. بعد الحرب العالمية الثانية، عانى استخدام طاقة الرياح من انخفاض كبير. وكان الوصول إلى النفط بسعر رخيص وظهور محطات الطاقة الكبيرة التي تعتمد على الوقود الأحفوري يعني انخفاض الاستثمار في تكنولوجيا الرياح بشكل كبير. لعدة عقود، ظلت طاقة الرياح في الخلفية حتى أعادتها الأحداث الجيوسياسية والتغيرات الاقتصادية إلى دائرة الضوء.

أزمة النفط وانتعاش طاقة الرياح

حدث الحدث الرئيسي التالي في تاريخ طاقة الرياح في السبعينيات أزمة النفط وقد سلط الضوء على اعتماد العالم على الوقود الأحفوري وفتح الباب أمام تطوير بدائل أكثر استدامة. وعادت طاقة الرياح إلى الظهور كخيار قابل للتطبيق وبدأ تطوير برامج بحثية في العديد من البلدان كجزء من البحث عن مصادر طاقة أنظف. برزت الدنمارك في تطوير توربينات الرياح الحديثة خلال الثمانينيات وأصبحت رائدة عالميًا في إنتاج وتصدير المعدات. وقد سمحت هذه التطورات بانخفاض كبير في تكاليف الإنتاج وزيادة القدرة التنافسية في سوق الطاقة. في بداية القرن الحادي والعشرين، اكتسبت طاقة الرياح بالفعل دورًا مهمًا في بانوراما الطاقة العالمية. وتم تطوير توربينات رياح أكبر وأكثر كفاءة، سواء على الشاطئ أو في البحر، لزيادة الإنتاج إلى أقصى حد في المناطق ذات الرياح المستمرة. كما أدى استخدام المواد المركبة والتصميم الديناميكي الهوائي للشفرات إلى تحسين كفاءة هذه الأجهزة بشكل كبير.

صعود طاقة الرياح في القرن الحادي والعشرين

خلال العقدين الأولين من القرن الحادي والعشرين، شهدت طاقة الرياح طفرة غير مسبوقة. وفي العديد من البلدان، تجاوز إنتاج الكهرباء محطات الوقود الأحفوري التقليدية، مما ساهم بشكل كبير في الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة. في عام 2019، أفادت الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) أن قدرة طاقة الرياح المركبة عالميًا وصلت إلى 564 جيجاوات، وهو ما يمثل حوالي 5٪ من الكهرباء العالمية. واليوم، يتم تركيب توربينات رياح أكبر وأقوى بشكل متزايد في المشاريع البحرية، حيث تكون ظروف الرياح أكثر ملاءمة. ويمكن لهذه المرافق أن تولد كميات هائلة من الكهرباء، تكفي لتزويد مدن بأكملها بالطاقة. قادت دول مثل ألمانيا والصين والولايات المتحدة تنفيذ مزارع الرياح الكبيرة، سواء على الأرض أو في المياه البحرية. أثبتت طاقة الرياح أنها واحدة من أكثر التقنيات الواعدة للمستقبل من حيث الاستدامة وتوليد الطاقة النظيفة. ومع استمرار تحسن التقنيات وانخفاض تكاليف الإنتاج، فمن المرجح أن تستمر طاقة الرياح في لعب دور حاسم في تحول الطاقة في القرن الحادي والعشرين. ومع تزايد الطلب على مصادر الطاقة المتجددة، فإن لطاقة الرياح مستقبل مشرق باعتبارها أحد المصادر الرائدة للطاقة على مستوى العالم.