توربينات الرياح: ما هي وأنواعها وتشغيلها

كيف يتم تحويل الرياح إلى كهرباء؟ السابقة المباشرة للتيار توربينات الرياح هم كبار السن طواحين الهواءوالتي لا تزال تستخدم حتى اليوم في مهام مختلفة، مثل طحن الحبوب أو ضخ المياه. أ طاحونة هوائية إنها آلة ذات شفرات أو شفرات متصلة بعمود مشترك يدور عندما تهب الرياح.

يمكن استخدام هذه الحركة الميكانيكية بعدة طرق. حاليا، الشيء الأكثر شيوعا هو استخدامه لإنتاج الكهرباء. يؤدي دوران الشفرات إلى تنشيط مولد كهربائي يقوم بتحويل الطاقة الحركية قادمة من الريح الطاقة الكهربائية.

أنواع توربينات الرياح

هناك نوعان رئيسيان من توربينات الرياح حسب ترتيب محورها: المحور الافقي ذ دي محور رأسي.

توربينات الرياح ذات المحور الأفقي

وهي الأكثر شيوعًا اليوم وتتميز بوجود محور دوران موازٍ للأرض. وهذا يسمح بتغطية مجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من أنظمة التوليد الصغيرة وحتى مزارع الرياح الكبيرة. يتم استخدامها في المنشآت على حد سواء أرض (البرية) كما بحري (في الخارج)، والتكيف مع احتياجات الطاقة المختلفة.

توربينات الرياح ذات المحور العمودي

على عكس تلك ذات المحور الأفقي، فإن توربينات الرياح ذات المحور الرأسي لا تحتاج إلى آلية توجيه، حيث أنها تلتقط الريح من أي اتجاه. وهذا يقلل من التعقيد الميكانيكي ويسمح بوضع المولد بالقرب من الأرض، مما يسهل الوصول إليه لإجراء الصيانة. ومن المهم أن نلاحظ أن هناك ثلاثة أنواع من توربينات الرياح العمودية: سافونيوس, جيروميل y داريوسولكل منها خصوصيات في تصميمها وتطبيقاتها.

عيوب توربينات الرياح

على الرغم من أن توربينات الرياح تعتبر حلاً فعالاً للغاية إنتاج الطاقة المتجددة، بها بعض العيوب. ومن بين أبرزها حجم كبير و ضجيج التي ينتجونها. هذه الخصائص تجبر توربينات الرياح على تركيبها في مناطق بعيدة عن المناطق الحضرية.

مشكلة رئيسية أخرى هي تقلب الرياح. تم تصميم التوربينات لتعمل بكفاءة عندما تهب الرياح ضمن نطاق معين من السرعات، والذي يتراوح عادة بين 3 و 24 مترا في الثانية. إذا كانت الرياح أضعف، فلن يتمكن التوربين من توليد ما يكفي من الكهرباء، وإذا كانت قوية جدًا، فقد يؤدي ذلك إلى إتلاف الآلية.

تكوين توربينات الرياح أو توربينات الرياح

تتكون توربينات الرياح من مكونات مختلفة تعمل معًا لتحويل الرياح بكفاءة إلى كهرباء. وفيما يلي وصف الأجزاء الأكثر أهمية:

• البرج والأساسات: البرج يحمل الشفرات والمولد. ويتم بناؤه بمواد مختلفة، مثل الفولاذ أو الخرسانة، حسب حجم التوربين. تضمن الأساسات الاستقرار الهيكلي ويمكن أن تكون ضحلة أو عميقة.
• دوار: هو العنصر الأكثر تفاعلاً مع الريح. تعمل شفراتها على تحويل طاقة الرياح إلى حركة دورانية.
• جندول: تحتوي الكنة على المولد وصندوق المضاعف. هذه القطعة مسؤولة عن توجيه الشفرات نحو اتجاه الريح.
• صندوق المضاعف: تزيد من سرعة دوران الدوار للوصول إلى الثورات اللازمة في المولد بشكل عام من 1.500 إلى 2.000 في الدقيقة.
• Generador: تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، وذلك عادة من خلال استخدام المجالات المغناطيسية.

مزايا توربينات الرياح السريعة مقارنة بالتوربينات البطيئة

هناك فئتان رئيسيتان من توربينات الرياح: سريعة وبطيئة. ال توربينات الرياح السريعة إنها أخف وزنا وأكثر كفاءة بسبب عدد شفراتها الأقل. ومن خلال وجود عدد أقل من المكونات المتحركة، يسهل صيانتها ويمكنها تنظيم الطاقة الملتقطة من الرياح بشكل أفضل. بالإضافة إلى ذلك، فإن هيكلها الأخف يقلل الضغط على علبة التروس والمكونات الميكانيكية، مما يؤدي إلى أ انخفاض تكلفة الصيانة وعلى مدة صلاحية أطول.

أقوى طاحونة هوائية في العالم

في الآونة الأخيرة ، الشركة الثقاب وقد قدم التحديث توربينات الرياح V164، الأقوى في العالم. يبلغ ارتفاع هذا التوربين الضخم 220 مترًا، ويبلغ طول شفراته 80 مترًا. كان الطراز السابق يقدم قوة تبلغ 8 ميجاوات، ولكن بعد التحسينات التي تم إجراؤها، يمكن لتوربينات الرياح الجديدة أن تصل إلى XNUMX ميجاوات 9 ميجاوات من الطاقة في ظل الظروف المثالية.

خلال اختبارها الأول، تمكنت توربينة الرياح هذه من التوليد 216.000 كيلووات ساعة خلال 24 ساعة، مسجلاً رقماً قياسياً لإنتاج الطاقة. ولوضع هذه البيانات في نصابها الصحيح، فإن هذه الكمية من الطاقة يمكن أن توفر الاستهلاك الكهربائي لمنزل متوسط سنوات 66.

وقد أظهر نجاح توربينات الرياح العملاقة ذلك رياح المحيط يمكن أن تلعب دورا حاسما في الانتقال إلى الطاقات المتجددة على نطاق واسع. وتعد قدرتها على تسخير التيارات الهوائية القوية في البحر وتحويلها بكفاءة إلى كهرباء خطوة رئيسية نحو الحد من انبعاثات الكربون.

تستمر طاقة الرياح في التطور، حيث أصبحت توربينات الرياح أكثر قوة وكفاءة. إن الابتكارات مثل V164 لا تسجل أرقامًا قياسية جديدة فحسب، بل تُظهر أيضًا إمكانات طاقة الرياح البحرية لقيادة إنتاج الكهرباء النظيفة والمستدامة وبأسعار معقولة.