توربينات الرياح: الأجزاء والتشغيل والمواد

  • يلتقط الدوار والشفرات طاقة الرياح لتحويلها إلى طاقة ميكانيكية.
  • يقوم المولد بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء.
  • تعد طاقة الرياح واحدة من أكثر الطاقة ربحية ونظيفة في السوق الحالية.

توربينات الرياح

El توربينات الرياح هو جهاز مصمم لتحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة ميكانيكية، ومن ثم تحويلها إلى الطاقة الكهربائية. وهي من أكثر التقنيات فعالية واستدامة في مجال الطاقة المتجددة نظراً لقدرتها على توليد الكهرباء دون انبعاث غازات ملوثة.

ما هي توربينات الرياح؟

Un توربينات الرياح وهو نوع من المحركات الهوائية يستخدم طاقة الرياح، أي قوة الرياح، لتحويلها إلى كهرباء. وهي تعمل بشكل مشابه لطواحين الهواء التقليدية، ولكن بدلا من استخدام الطاقة لطحن الحبوب أو ضخ المياه، فإنها تولد الطاقة الكهربائية.

وتعتمد الطاقة التي تنتجها على قوة الرياح وحجم توربينات الرياح. عادة، يتم تركيب هذه الأجهزة في مزارع الرياح، سواء على الأرض أو في البحر، حيث تكون الرياح أقوى وأكثر ثباتًا.

الأجزاء الرئيسية لتوربينات الرياح

الكثير توربينات الرياح وهي مكونة من عدة أجزاء ضرورية لعملها. وبعد ذلك سوف نقوم بوصف كل واحد منهم:

أجزاء توربينات الرياح

1. دوار

الدوار هو عنصر المحمول المسؤولة عن التقاط الطاقة الحركية للرياح وتحويلها إلى طاقة ميكانيكية. وهي مكونة من الشفرات والجلبة التي تربط الشفرات بعمود الماكينة. هو دوار يمكن أن تكون خطوة ثابتة أو خطوة متغيرة، اعتمادًا على ما إذا كانت الشفرات ثابتة أو يمكن أن تدور حول محورها الخاص للتكيف مع سرعة الرياح.

في توربينات الرياح الأكبر حجمًا، عادةً ما يصل قطر الدوار إلى أكثر من 160 مترًا في النماذج الأولية البحرية، مما يسمح بإنتاج ما يصل إلى 5 ميجاوات (ميجاواط). تتراوح سرعة دوران توربينات الرياح الكبيرة هذه بين 20 و 50 دورة في الدقيقة (دورات في الدقيقة)، في حين يمكن أن تصل سرعتها الأصغر إلى أكثر من 300 دورة في الدقيقة.

2. الشفرات

ال بالاس وهي ضرورية لتشغيل توربينات الرياح، لأنها مسؤولة عن التقاط قوة الرياح. فهي تتعرض لأحمال هوائية مكثفة، خاصة على حواف الشفرات، والتي يمكن أن تصل إلى الحد الأقصى لمقاومة المادة. ولهذا السبب، يتم تصنيع الشفرات من مواد خفيفة ومقاومة، مثل الألياف الزجاجية أو الكربون، لتكون قادرة على تحمل الظروف الجوية القاسية.

اعتمادا على عدد الشفرات، يمكن أن تكون توربينات الرياح ذات شفرة واحدة، أو شفرتين، أو ثلاث شفرات، أو متعددة الشفرات، على الرغم من أن الأكثر شيوعا هي ثلاث شفراتلأنها توفر التوازن بين الكفاءة والاستقرار. تتيح توربينات الرياح ثلاثية الشفرات كفاءة تقترب من 40% وهي الأكثر استخدامًا في المنشآت عالية الطاقة.

3. المضاعف

للمضاعف وظيفة مهمة جدًا: التكيف مع سرعة الدوران المنخفضة للدوار وبسرعة أعلى حتى يعمل المولد الكهربائي بكفاءة. يتم تنفيذ هذه العملية من خلال سلسلة من التروس التي تربط عمود السرعة المنخفضة بالعمود عالي السرعة. وفي بعض الموديلات الحديثة يتم استبدال هذا النظام بـ العناصر الإلكترونية التي تؤدي نفس الوظيفة دون الحاجة إلى التروس.

4. مولد كهربائي

El مولد كهربائي وهو العنصر المسؤول عن تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. يمكن أن تكون المولدات من أنواع مختلفة: متزامنة أو غير متزامنة، اعتمادًا على تصميم توربينات الرياح. في أحدث توربينات الرياح، الهدف هو تحسين العلاقة بين المولد والعناصر الأخرى مثل المضاعف أو علبة التروس لتحسين الأداء.

مكونات توربينات الرياح

5. الجندول

La جندول هو الغلاف الذي يحتوي على المكونات الرئيسية لتوربينات الرياح مثل المولد وعلبة التروس وأنظمة التحكم. يتم تركيبه على قمة البرج ويتعرض لظروف الطقس القاسية، لذلك فهو مصنوع من مواد قوية ولكن خفيفة الوزن (الألياف الزجاجية والفولاذ بشكل عام). بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تدور الكنة لتوجيه نفسها تلقائيًا في اتجاه الريح بناءً على البيانات التي تم جمعها بواسطة الريشة ومقياس شدة الريح.

6. البرج

البرج هو الهيكل الذي يرفع الشفرات والكنة إلى ارتفاع كافٍ للاستفادة بشكل أفضل من الرياح. كلما كان البرج أطول، كلما كانت الرياح أقوى، مما يزيد من إنتاج الطاقة. الأبراج بشكل عام مصنوعة من الصلب الأنبوبي ويمكن أن يصل ارتفاعها إلى 150 مترًا أو أكثر في توربينات الرياح الكبيرة.

تشغيل توربينات الرياح

يعتمد تشغيل توربينات الرياح على تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة كهربائية، وذلك من خلال عملية تشتمل على عدة مراحل:

  1. تقوم الرياح بتحريك الشفرات الدوارة، وبالتالي توليد الطاقة الميكانيكية.
  2. يتم نقل دوران الدوار إلى العمود الرئيسي المتصل بمضاعف السرعة.
  3. يزيد المضاعف من سرعة العمود البطيء لتكييفه مع المولد الكهربائي.
  4. يقوم المولد بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
  5. يتم نقل الكهرباء المولدة من خلال نظام الإخلاء إلى الشبكة الكهربائية أو تخزينها لاستخدامها لاحقًا.

يعتمد أداء توربينات الرياح على عدة عوامل، مثل سرعة الرياح وقطر الدوار وارتفاع البرج. بالإضافة إلى ذلك، تشتمل النماذج الحديثة على آليات السلامة مثل الفرامل القرصية وأنظمة التوقف التلقائي في حالة الرياح القوية للغاية.

ما هو نوع توربينات الرياح المستخدمة عادة؟

توربينات الرياح الأكثر شيوعا هي تلك المحور الافقي وثلاث شفرات، حيث أنها توفر أفضل أداء وثبات مقارنة بالتصميمات الأخرى. تُستخدم توربينات الرياح هذه في المنشآت الصغيرة المعزولة وفي مزارع الرياح الكبيرة على الأرض أو في البحر.

وبالإضافة إلى ذلك، هناك توربينات محور رأسي، على الرغم من أن استخدامه محدود أكثر بسبب انخفاض كفاءته. ومع ذلك، تتم دراسة التقنيات والمواد الجديدة لتحسين أدائها، خاصة في المناطق الحضرية حيث يمكن أن تكون ظروف الرياح غير منتظمة أكثر.

المواد المستخدمة في توربينات الرياح

يتم بناء توربينات الرياح الحديثة بمزيج من مواد مقاومة وخفيفة التي تسمح لها بتحمل الظروف الجوية القاسية وفي نفس الوقت تقليل وزن المكونات لتحسين الأداء:

  • الشفرات مصنوعة بشكل رئيسي من الألياف الزجاجية معززة بالكربون أو البوليستر، مما يجعلها خفيفة للغاية ولكنها في نفس الوقت شديدة المقاومة.
  • الأبراج عادة الصلب الأنبوبي، على الرغم من أن بعض الإصدارات الحديثة قيد التجربة ألياف الكربون وغيرها من المواد المركبة.
  • الكنة والعناصر الهيكلية الأخرى مصنوعة من الفولاذ المقوى ومغطاة بمواد مقاومة للتآكل لضمان متانة طويلة الأمد، حتى في البيئات البحرية.

ربحية توربينات الرياح

La طاقة الرياح إنها واحدة من أكثر أشكال الطاقة ربحية وتنافسية اليوم. ووفقا للتقارير الأخيرة، فإن تكلفة توليد الكهرباء من خلال توربينات الرياح أقل بكثير من تكلفة الطاقات غير المتجددة، مثل الوقود الأحفوري. وقد ثبت أنها أكثر قدرة على المنافسة من الطاقات المتجددة الأخرى، مثل الطاقة الشمسية.

في إسبانيا، على سبيل المثال، يمكن لمزرعة رياح بقدرة 20 ميجاوات أن تولد ما يقرب من ذلك 40 جيجاوات ساعة سنويا، وهو ما سيكون كافيا لتزويد حوالي 15.000 أسرة.

وهناك ميزة أخرى مهمة وهي أن توربينات الرياح لها تأثير بيئي أقل بكثير من تقنيات توليد الطاقة الأخرى، لأنها لا تنبعث منها غازات ملوثة أو تتطلب الوقود الأحفوري لتشغيلها. ومع ذلك، يجب أن تؤخذ في الاعتبار عوامل مثل الضوضاء والتأثير البصري وبعض التأثيرات على الطيور والخفافيش في المناطق القريبة.

باختصار، تعتبر توربينات الرياح تقنية أساسية لتطوير الطاقة المتجددة وتلعب دورًا أساسيًا في التحول نحو نظام طاقة أنظف وأكثر استدامة.


اترك تعليقك

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها ب *

*

*

  1. المسؤول عن البيانات: ميغيل أنخيل جاتون
  2. الغرض من البيانات: التحكم في الرسائل الاقتحامية ، وإدارة التعليقات.
  3. الشرعية: موافقتك
  4. توصيل البيانات: لن يتم إرسال البيانات إلى أطراف ثالثة إلا بموجب التزام قانوني.
  5. تخزين البيانات: قاعدة البيانات التي تستضيفها شركة Occentus Networks (الاتحاد الأوروبي)
  6. الحقوق: يمكنك في أي وقت تقييد معلوماتك واستعادتها وحذفها.