طاقة الرياح

This three-bladed wind turbine is the most common modern design because it minimizes forces related to fatigue.

أعمدة إنتاج الطاقة من الرياح

الطاقة المتجدّدة
طاقة حيوية كتلة حيوية طاقة حرارية أرضية طاقة مائية طاقة شمسية طاقة المد والجزر طاقة موجية طاقة الرياح

طاقة الرياح ، هي عملية تحويل حركة الرياح إلى شكل آخر من أشكال الطاقة سهلة الاستخدام، غالبا كهربائية وذلك باستخدام التوربينات ، وقد بلغ إجمالي إنتاج الطاقة الكهربائية من الرياح للعام 2006 بـ 74,223 ميغاواط، بما يعادل 1% من الاستخدام العالمي للكهرباء، وبالتفصيل فقد بلغت نسبة الانتاج إلى الاستهلاك حوالي 20% في الدانمارك و9% في اسبانيا و7% في ألمانيا. وبهذا يكون الانتاج العالمي للطاقة المحولة من الرياح قد تضاعف 4 مرات خلال الفترة الواقعة بين عام 2000 وعام 2006.

يتم تحويل حركة الرياح التي تُدَور التوربينات عن طريق تحويل دوران هذه الأخيرة إلى كهرباء بواسطة مولدات كهربائية. ويستفيد العلماء من خبرتهم السابقة بتحويل حركة الرياح إلى حركة فيزيائية حيث أن استخدام طاقة الرياح بدأ مع بدايات التاريخ، فقد استخدمها الفراعنة في تسيير المراكب في نهر النيل كما استخدمها الصينيون عن طريق طواحين الهواء لضخ المياه الجوفية.

تستخدم طاقة الرياح على شكل حقول لصالح شبكات الكهرباء المحلية. وعلى شكل العنفات الصغيرة لتوفير الكهرباء للمنازل الريفية او شبكات المناطق النائية.

وتعتبر طاقة الرياح آمنة فضلا عن أنها من أحد أفراد عائلة الطاقة المتجددة، وهي طاقة بيئية لا يصدر منها ملوثات مضرة بالبيئة، يتجه العالم الآن بعد ظاهرة الاحتباس الحراري فضلا عن التلوث، لاعتماد مصادر الطاقة المتجددة كمصادر طاقة بديلة وللتخفيف من استخدام الوقود الاحفوري. ولهذه الأسباب يسعى التقدم التكنولوجي إلى خفض تكلفة الطاقة المتجددة لتوسيع انتشارها.

توربين الرياح

Distribution of wind speed (red) and energy (blue) for all of 2002 at the Lee Ranch facility in Colorado. The histogram shows measured data, while the curve is the Rayleigh model distribution for the same average wind speed. Energy is the Betz limit through a 100-metre diameter circle facing directly into the wind. Total energy for the year through that circle was 15.4 gigawatt-hours (GWh).

عَنَفَات ريحية قرب قالب:تونسي (تونس)

المكونات الرئيسية لعنفة الرياح هي شفرات دوًّارة تحمل على عمود ومولد يعمل على تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة كهربية، فعندما تمر الرياح على الشفرات تخلق دفعة هواء ديناميكية تتسبب في دوران الشفرات، وهذا الدوران يشغل المولد فينتج طاقة كهربية، كما جهزت تلك التوربينات بجهاز تحكم في دوران الشفرات (فرامل) لتنظيم معدلات دورانها ووقف حركتها إذا لزم الأمر.

تعتمد كمية الطاقة المنتجة من توربين الرياح على سرعة الرياح وقطر الشفرات؛ لذلك توضع التوربينات التي تستخدم لتشغيل المصانع أو للإنارة فوق أبراج؛ لأن سرعة الرياح تزداد مع الارتفاع عن سطح الأرض، ويتم وضع تلك التوربينات بأعداد كبيرة على مساحات واسعة من الأرض لإنتاج أكبر كمية من الكهرباء، تنتج الولايات المتحدة وحدها سنويًّا حولي 3 بليون كيلو وات في الساعة (تلك الكمية تكفي لسد احتياجات مليون شخص من الكهرباء)، وذلك من حقول الرياح الموجود معظمها في كاليفورنيا، عادة يتم تخزين الكهرباء الزائدة عن الاستخدام في بطاريات، ولأن هناك بعض الأوقات التي تقل فيها سرعة الرياح، مما يصعب معه إنتاج الطاقة الكهربية، فإن مستخدمي طاقة الرياح يجب أن يكون لديهم مولدًا احتياطيًّا يعمل بالديزل أو بالطاقة الشمسية لاستخدامه في تلك الأوقات. المكان الأفضل لوضع التوربينات (عمل حقل رياح) يجب ألا يقل متوسط سرعة الرياح فيه سنويًّا عن 12 ميل في الساعة. وغير إنتاج الطاقة الكهربية فإن توربينات الرياح يمكنها إنتاج طاقة ميكانيكية تستخدم في عدد كبير من التطبيقات، مثل ضخ المياه، الري، تجفيف الحبوب وتسخين المياه.

عمل توربين الرياح

عندما تتحدّث عن توربينات الرياح الحديثة سترى تصميمين أساسيين: المحور الأفقي (HAWT) والمحور العمودي (VAWT )، توربينات الرياح ذات المحور العمودي (VAWTs) نادرة جداً وإن الوحيد حالياً في الإنتاج التجاري لهذه التوربينات هو (داريوس) الذي أنتج نوع توربينات مثل مخفقة البيض.

إن العمود في VAWT مركب على محور عمودي متعامد على الأرض وهو يصطفّ دائما مع الريح، على خلاف نظراءه ذوي المحور الأفقي لذلك لن يكون من الضروري تعديله عندما يتغيّر اتجاه الريح لكن الـ VAWT لا يستطيع البدء بالتحرّك لوحده فهو يحتاج لدفع من نظامه الكهربائي للبدء ولديه أسلاك مشدودة للدعم بدلاً من البرج ولذلك فإن ارتفاع الدوّار منخفض أكثر وإن الارتفاع المنخفض يعني رياح أبطئ لذا فإن الـ VAWTs عموماً أقل فعالية من الـ HAWTs.

قد تستعمل (VAWT) للتوربينات ذات النطاق الضيق ولضخّ الماء في المناطق الريفية البعيدة ولكن تستخدم توربينات الرياح ذات المحور الأفقي (HAWTs) بنطاق أوسع بكثير.

إن عمود التوربينات ذات المحور الأفقي (HAWT) مركب أفقياً ومتوازي مع الأرض وهو يحتاج لآلة تعديل الانحراف من أجل أن يثبت نفسه ضد الرياح ويشمل نظام الانحراف هذا محرّكات كهربائية وصناديق التروس التي تقوم على تحريك كامل الدوّار إلى اليسار أو اليمين بمقادير صغيرة ويقوم جهاز سيطرة التوربين الإلكتروني بقراءة موقع أداة دوّارة الرياح (إمّا ميكانيكياً أو إلكترونياً) وتعدّل موقع الدوّار لأسر أكبر كمية متوفرة من طاقة الرياح وتستخدم التوربينات ذات المحور الأفقي برج لرفع المكوّنات الأساسية للتوربين إلى أقصى ارتفاع من أجل سرعة الريح وهي تأخذ مساحة صغيرة من الأرض في حين يبلغ طولها تقريباً 260 قدم (80 متر) في الهواء

تاريخ طاقة الرياح

Typical components of a wind turbine (gearbox, rotor shaft and brake assembly) being lifted into position

Worldwide installed capacity 1997–2008, with projection 2009–13 based on an exponential fit. Data source: WWEA

استخدم الناس طاقة الرياح للمرة الأولى في عام 3000 قبل الميلاد تقريباً على شكل مراكب شراعية في مصر إذ قامت الأشرعة بأسر طاقة الريح لسحب المركب عبر الماء، واستخدمت الطواحين الأولى لطحن الحبوب إمّا في عام 2000 قبل الميلاد في بابل القديمة أو في عام 200 قبل الميلاد في بلاد فارس القديمة، احتوت هذه الأدوات الأولى عارضة خشبية عمودية واحدة أو أكثر والأسفل المسن ربط بعمود تدوير يدار بالريح وإن المفهوم من استخدام طاقة الرياح لطحن الحبوب انتشرت بسرعة في الشرق الأوسط وكانت في استخدام واسع قبل فترة طويلة من استخدام الطاحونة الأولى التي ظهرت في أوروبا.

التطوير الحديث لتقنية وتطبيقات طاقة الرياح كانت جارية بشكل جيد جدا بالثلاثينات، عندما قامت 600,000 طاحونة بسد حاجة المناطق الريفية البعيدة بالكهرباء والماء وعندما بدأ انتشار توزيع الكهرباء بدرجة واسعة في البلدات والمزارع بدأ ينحسر استعمال طاقة الرياح في الولايات المتّحدة ولكنّه ارتفع ثانية بعد نقص النفط الأمريكي في أوائل السبعينات وخلال السنوات الـ30 الماضية تقلب البحث والتطوير مع اهتمامات الحكومة الاتحادية وحوافز الضريبة وفي وسط الثمانينات كان تقدير طاقة توربينات الرياح يصل كحد أقصى إلى 150 كيلو واط وفي عام 2006 قدّر مقياس التوربينات التجارية عموماً بأكثر من 1 ميغا واط ومتوفرة أيضاً بقدرة تصل إلى 4 ميجا واط.

طاقة الرياح اليوم

Wind turbines on Inner Mongolian grassland

Diagram of the TVA pumped storage facility at Raccoon Mountain Pumped-Storage Plant

إنّ عقدين من التقدّم التقني أدّيا إلى توربينات رياح متطوّرة جدّاً، قابلة للتعديل وسريعة التركيب. إنّ توربين ريح واحد حديث هو أكثر قوة مرّة مما كان يعادله منذ عقدين، وتؤمّن مزارع الرياح حالياً طاقة صرفة تعادل محطات طاقة تقليديّة.

مع بداية العام ٢٠٠٤ ، بلغت تجهيزات طاقة الرياح الشاملة مستوى 40300 ميغاوات، ما يؤمّن طاقة كافية لسد حاجات حوالى ١٩ مليون عائلة أوروبية متوسطة الاستهلاك، ما يقارب ٤

ومع نمو السوق، سجلّت كلفة إنتاج طاقة الرياح تراجعاً يعادل قرابة ٥٠% خلال السنوات الخمس عشرة الماضية. حالياً، يمكن للرياح في المواقع القصوى أن تنافس المصانع الجديدة التي تعمل على الفحم الحجري كما يمكنها في بعض المواقع أن تنافس الغاز. لابد ان يكون لمصر دور هام في هذا المجال (المهندس \ عبدالرحمن صروه)

طاقة الريح في العام 2020

REpower 5MW wind turbines D4 (nearest) to D1 on the Thornton Bank

Map of available wind power for the United States. Color codes indicate wind power density class.

Some of the over 6,000 wind turbines at Altamont Pass, in California. Developed during a period of tax incentives in the 1980s, this wind farm has more turbines than any other in the United States.

مع نمو طاقة الريح المجهّزة بمعدّل 30% في السنوات القليلة الماضية، يصبح تأمين الرياح ل17% من طاقة العالم في العام 2020 هدفا واقعيا كلياً. وهذا من شأنه أن يخلق مليوني فرصة عمل وأن يوفّر أكثر من 10700 مليون طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

وبفضل التحسينات التي تدخل باستمرار على حجم التوربينات العاديّة وقدرتها، يتوقّع أن تتراجع كلفة طاقة الريح في المواقع الجيّدة، في العام 2020 ، بمعدّل 45.3 سنت يورو لكل كيلووات ساعة، أي 36 % أقل من كلفتها في العام 2003، وهي79.3 سنت يورو / كيلووات ساعة.

لا تندرج شبكة التوصيل في هذه الأكلاف، لكنّها عنصر أساسي في أي موقع طاقة جديد، وليس الريح فقط.

طاقة الريح بعد 2020

إنّ موارد الريح في العالم واسعة جدّاً وموزّعة جيّداً في كافة المناطق والبلدان . ومع استخدام التكنولوجيا الحاليّة ، يمكن لطاقة الريح أن تؤمّن حوالى ٥٣٠٠٠ تيراوات ساعة في السنة . ويفوق هذا بمعدل مرتين طلب العالم المتوقع على الطاقة في العام ٢٠٢٠، ما يترك مجالاً هاماً للنمو في الصيانة حتى بعد عقود من الآن. تملك الولايات المتحدة وحدها ما يكفي من الريح لتغطّي أكثر من حاجاتها من الطاقة بمعدل ٣ مرّات.

إيجابيات الريح

This wind turbine charges a 12 V battery to run 12 V appliances.

Erection of an Enercon E70-4

• تحافظ على البيئة إنّ خفض معدلات تغيّر المناخ الذي يتسبب بانبعاثات ثاني أكسيد الكربون هو أهم ميزات توليد الطاقة بواسطة الرياح. كما أنّه خالٍ من الملوّثات الأخرى المرتبطة بالوقود الأحفوري والمصانع النوويّة.

• توازن طاقة جيّد جداً انّ انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المرتبطة بتصنيع وتركيب وعمل توربين الهواء مدّة المعدّل الوسطي لحياته وهو ٢٠ سنة "تسترجع" بعد تشغيله من ثلاثة الى ستة اشهر-ما يعني عمليا أكثر من ١٩ سنة من انتاج الطاقة من دون تكلفة بيئيّة.

• سرعة في الانتشار يمكن الانتهاء في غضون أسابيع، من بناء مزرعة هواء مزودة برافعات كبيرة تعمل على تركيب أبراج التوربين، وحجيرات المحرّك والشفرات في أعلى قواعد من الاسمنت المسلّح.

• مصدر يعوّل عليه وقابل للتجديد- تحرّك الريح التوربينات مجاناً، ولا تتأثر بتقلّبات أسعار الوقود الأحفوري. كما لا تحتاج للتنقيب أو الحفر لاستخراجها أو لنقلها إلى محطّة توليد. ومع ارتفاع أسعار الوقود الأحفوري في العالم، ترتفع قيمة طاقة الريح فيما تتراجع تكاليف توليدها.

فضلاً عن ذلك، فانّ استخدام التوربينات المتوسطة الحجم المجرّبة في المشاريع الكبرى، يؤدي إلى جهوزيّة عملانيّة بمعدل ٩٨% بفضل الريح مما يعني خفض الوقت المخصص للتصليح بمعدل ٢ %، وهو أداء أفضل بكثير مما يمكن أن نتوقعه من مصنع طاقة تقليدي.

قابليّة الريح للتغيّر

أدّت قابليّة الريح للتغيّر إلى مشاكل أقل على مستوى إدارة شبكة الكهرباء مما توقّع المشككون. إن التقلّبات في الطلب على الطاقة والحاجة إلى الحماية من فشل المصانع التقليديّة تتطلّب في الواقع مرونة في نظام الشبكة أكثر من طاقة الريح، وقد أظهرت التجربة الفعلية أنّ شبكات الطاقة الوطنيّة بمستوى المهمة المطلوبة منها. في الليالي التي تعصف فيها الرياح على سبيل المثال، تؤمن توربينات الريح حتّى ٥٠ % من الطاقة في الجزء الغربي من الدانمارك، لكن تبيّن أن الشحنة قابلة للادارة.

كما أنّ انشاء شبكات متطوّرة يخفف أيضاً من قابليّة الريح للتغيّر عبر السماح للتغيّرات في سرعة الريح في مناطق مختلفة بأن توازن كميات الطاقة المولدة في ما بينها.

طاقة الرياح في المستقبل

بالرغم من نمو طاقة الريح السريع مؤخراً، مازال مستقبل هذه الطاقة غير مضمون. وبالرغم من استخدام ٥٠ دولة اليوم لطاقة الريح، إلاّ أنّ معظم التقدّم تحقق بفضل جهود قلّة منها، وعلى رأسها المانيا واسبانيا والدانمارك. وستحتاج الدول الأخرى إلى تحسين صناعات طاقة الريح لديها بشكل جذري اذا ما رغبت بتحقيق الأهداف الشاملة. وبالتالي، فانّ توقّع أن تشكّل طاقة الهواء ١٢ % من الطاقة المستخدمة في العالم، في العام ٢٠٢٠ لا ينبغي أن يُعتبر أمرا مؤكّدا، بل هدفا مستقبليا ممكنا نستطيع اختياره اذا ما رغبنا في ذلك.

استخدام طاقة الرياح

تعتبر الدانمرك أكثر البلاد استغلالا للطاقة الريحية عام 2009 ، فحاليا تنتج نحو 20 % من الطاقة بواسطة الأبراج الريحية ولها مساهمة وخبرة عظيمة في هذا المجال . واستطاعت الدانمرك تحسين انتاجها بحيث يبلغ انتاجية البرج الواحد 3 ميجاواط ، ويبلغ ارتفاع البرج نحو 14 طابقا . وتتلو الدانمارك من ناحية نسبة إنتاج الطاقة من الريح أسبانيا والبرتغال حيث تنتج كل منها نحو 10 % من الطاقة . وتقوم ألمانيا ببرنامج طموح لإنشاء من 2000 إلى 2500 ميجاواط جديدة كل عام .

Installed windpower capacity (MW)

#	الدولة	2005	2006	2007	2008
1	الولايات المتحدة	9,149	11,603	16,818	25,170
2	ألمانيا	18,415	20,622	22,247	23,903
3	أسبانيا	10,028	11,615	15,145	16,740
4	الصين	1,260	2,604	6,050	12,210
5	الهند	4,430	6,270	8,000	9,587
6	ايطاليا	1,718	2,123	2,726	3,736
7	فرنسا	757	1,567	2,454	3,404
8	المملكة المتحدة	1,332	1,963	2,389	3,288
9	Denmark (& Faeroe Islands)	3,136	3,140	3,129	3,160
10	البرتغال	1,022	1,716	2,150	2,862
11	كندا	683	1,459	1,856	2,369
12	هولندا	1,219	1,560	1,747	2,225
13	اليابان	1,061	1,394	1,538	1,880
14	أستراليا	708	817	824	1,494
15	السويد	510	572	788	1,067
16	Ireland	496	745	805	1,245
17	Austria	819	965	982	995
18	Greece	573	746	871	990
19	Poland	83	153	276	472
20	Turkey	20	51	146	333
21	Norway	267	314	333	428
22	Belgium	167	193	287	384
23	Egypt	145	230	310	390
24	Taiwan	104	188	282	358
25	Brazil	29	237	247	338
26	New Zealand	169	171	322	325
27	South Korea	98	173	191	278
28	Bulgaria	6	20	35	158
29	Czech Republic	28	50	116	150
30	Finland	82	86	110	140
31	Morocco	64	124	114	125
32	Hungary	18	61	65	127
33	Ukraine	77	86	89	90
34	Mexico	3	88	87	85
35	Iran	23	48	66	82
36	Costa Rica	71	74	74	74
	Rest of Europe	129	163
	Rest of Americas	109	109
	Rest of Asia	38	38
	Rest of Africa & Middle East	31	31
	Rest of Oceania	12	12
	World total (MW)	59,091	74,223	93,849	121,188

المعدل السنوي لتوليد طاقة الرياح

Annual Wind Power Generation (TWh) and total electricity consumption(TWh) for 10 largest countries

Rank	Nation	2005			2006			2007			2008
		Wind Power	%	Total Power	Wind Power	%	Total Power	Wind Power	%	Total Power	Wind Power	%	Total Power
1	Germany	27.2	5.1%	533.7	30.7	5.4%	569.9	38.5	6.6%	584.9
2	United States	17.8	0.4%	4048.9	26.6	0.7%	4058.1	34.5	0.8%	4149.9	52.0	1.3%	4108.6
3	Spain	20.7	7.9%	260.7	22.9	8.5%	268.8	27.2	9.8%	276.8	31.4	11.1%	282.1
4	India	6.3	0.9%	679.2	7.6	1.0%	726.7	14.7	1.9%	774.7
5	China	1.9	0.1%	2474.7	3.7	0.1%	2834.4	5.6	0.2%	3255.9	12.8	0.4%	3426.8
6	Italy	2.3	0.7%	330.4	3.0	0.9%	337.5	4.0	1.2%	339.9
7	Denmark	6.6	18.5%	35.7	6.1	16.8%	36.4	7.2	19.7%	36.4	6.9	19.1%	36.2
8	France	0.9	0.2%	482.4	2.2	0.5%	478.4	4.0	0.8%	480.3	5.6	1.1%	494.5
9	United Kingdom	2.8	0.7%	407.4	4.0	1.0%	383.9	5.9	1.5%	379.8
10	Portugal	1.7	3.6%	47.9	2.9	5.9%	49.2	4.0	8.0%	50.1	5.7	11.3%	50.6
	World total (TWh)	99.5	0.6%	15,746.5	124.9	0.7%	16,790			17,480

بحث عن شركات عربية تعمل في مجال الطاقة الريحية

UPSAPS.com

انظر أيضا

• طاقة مائية
• طاقة متجددة
• طاقة شمسية
• طاقة حيوية
• كتلة حيوية
• طاقة المد والجزر
• طاقة نووية

{{{{{3}}}}}

{{{{{3}}}}}

{{{{{4}}}}}

• Airborne wind turbine
• Distributed Energy Resources
• Electricity generation
• Energy development
• Floating wind turbine
• Green energy
• Green tax shift
• Grid energy storage
• List of countries by renewable electricity production
• List of wind farms
• List of offshore wind farms
• List of wind turbine manufacturers
• Merchant Wind Power
• Microeolic generator: Philippe Starck.
• Pickens plan
• Renewable energy
• Sailboat
• Vaneless ion wind generator
• Renewable energy in Portugal
• Renewable energy in Scotland
• Wind profiler
• Wind-Diesel
• The Windbelt, a non-turbine approach to tapping wind power
• World energy resources and consumption
• Category:Wind power by country
• Controlled aerodynamic instability phenomena

وصلات خارجية

• www.upsaps.com شركات عربية تعمل في مجال الطاقة الهوائية
• American Wind Energy Association (AWEA)
• British Wind Energy Association (BWEA) Briefing Sheets
• Canadian Wind Energy Association (CANWEA)
• European Wind Energy Association (EWEA)
• Global Wind Energy Council (GWEC)
• Wind Power in the United States: Technology, Economic, and Policy Issues (53p), Congressional Research Service, June 2008

مشروعات طاقة الرياح

• Jim Gordon's Nantucket Wind Energy Project
• Database of projects throughout the whole World
• Database of offshore wind projects in North America
• New York state wind projects (Wind Power Law Blog)
• Wind Project Community Organizing - This free website includes dozens of current articles, links and resources about windpower, problem issues, community programs, case studies, lesson plans, etc.
• Wind-powered vehicles.
• Wind fuels
• Inventing a super-kite to tap the energy of high-altitude wind, Feb 2009 (TED conference video), 5:25 min.