بحث عن طاقة الرياح: تعريفها وفوائدها واستخداماتها وسلبياتها وأنواعها

قديما كنا نرى طواحين الهواء المجاورة للبيوت في الريف، وأيضا الآن نراها بحجم كبير في السهول والوديان، وعلى ضفاف البحار. فهذه هي أحد مولدات الطاقة الكهربائية باستخدام الرياح، وأحد أشكال الطاقة المتجددة، عن طريق تحويل طاقة الرياح الحركية عن طريق التوربينات إلى طاقة كهربائية، والتي سنتعرف عليها اليوم في موقع مفاهيم، موضحين كيفية إنتاجها، والاستخدامات، بالإضافة إلى الإيجابيات والسلبيات الناتجة عنها.

للنشر

واتس اب شارك غرد شارك

جدول المحتويات

• تعريف طاقة الرياح
• ما هي مزارع الرياح؟
• أنواع طاقة الرياح
• كيف يتم توليد الكهرباء من طاقة الرياح؟
• كيف نحصل على طاقة الرياح؟
  • أولا: سرعة الرياح
  • ثانيا: كثافة الهواء
  • ثالثا: حجم ريش التوربينات
• ما هي أهم استخدامات طاقة الرياح؟
• إيجابيات استخدام طاقة الرياح
• سلبيات استخدام طاقة الرياح
• الدول الرائدة في إنتاج طاقة الرياح

تعريف طاقة الرياح

• يقصد بمفهوم طاقة الرياح بالإنجليزية: wind energy أنها أحد أشكال الطاقة المتجددة، وهي طاقة يتم استخراجها من الطاقة الحركية للرياح، والحركة المستمرة للهواء، والتي تنتج عن تدفق الهواء من مناطق الضغط المرتفع إلى مناطق الضغط المنخفض.
• وتعتبر من أنواع الطاقة الكهروميكانيكية، وقد انتشر استخدامها كبديل للوقود الأحفوري، حيث أنها بديلة ومتجددة، ونظيفة لا ينتج عنها انبعاثات مثل غازات الاحتباس الحراري، بالإضافة إلى انخفاض تكاليفها.

ما هي مزارع الرياح؟

• عبارة عن مجموعة من عنفات الرياح في مكان واحد، لاستخدامها في توليد الكهرباء، وقد تتكون المزارع الكبيرة للرياح من المئات من العنفات الفردية، وتوزع على مساحات ممتدة.

أنواع طاقة الرياح

هناك العديد من أنواع طاقة الرياح التي يمكن الاستفادة منها في توليد الكهرباء، ومن هذه الأنواع ما يلي:

• طاقة الرياح الأفقية Horizontal Axis Wind Turbines - HAWT: وهي عبارة عن مروحة تدور بشكل أفقي يتم تثبيتها في أماكن مرتفعة ينتج عن حركاتها طاقة تتحول إلى طاقة كهربائية.
• طاقة الرياح الرأسية Vertical Axis Wind Turbines - VAWT: هي أنواع من المروحيات المنتجة لطاقة الرياح ولكن مثبته بطريقة رأسية ورغم أنها ليست أكثر استخدامًا من المروحيات الأفقية إلا أنها مفيدة في حالات التقلبات الجوية والرياح العكسية.
• طاقة الرياح البحرية Offshore Wind Power: أن حركة البحار والمحيطات ينتج عنها رياح ويمكن الاستفادة من هذه الحركة الهوائية في صنع مروحيات داخل البحار والمحيطات تساهم في توليد طاقة الرياح.
• طاقة الرياح الصغيرة Small Wind Power:هي توربينات صغيرة الحجم تستخدم عادة للتزويد بالطاقة للمنازل أو المباني الصغيرة أو التطبيقات الزراعية

كيف يتم توليد الكهرباء من طاقة الرياح؟

• يتم إنتاج الكهرباء من طاقة الرياح باستخدام التوربينات، من خلال دوران ريش التوربينات بفعل الرياح، وذلك يؤدي إلى تشغيل المولد المسؤول عن توليد الطاقة الكهربائية والميكانيكية.

كيف نحصل على طاقة الرياح؟

يوجد 3 عوامل رئيسية تعتمد عليها طاقة الرياح، وهي كالتالي:

أولا: سرعة الرياح

• حيث تحدد سرعة الرياح كمية الكهرباء التي يمكن توليدها بواسطة التوربينات، فالسرعات العالية للرياح تعني إنتاج طاقة أكبر، وذلك لأن الرياح الشديدة تعمل على دوران ريش التوربينات بشكل أسرع، مما يزيد من الطاقة الميكانيكية والكهربائية من المولد.

ثانيا: كثافة الهواء

• والتي تعتمد عليها أيضا عملية إنتاج الطاقة، حيث أن كثافة الهواء في المنطقة تتأثر بالارتفاع ودرجة الحرارة، وأيضا الضغط، فالهواء الكثيف يمارس ضغطا أكبر على التوربيانات، مما يولد طاقة أعلى.

ثالثا: حجم ريش التوربينات

• فكلما كانت الريش أكبر في الحجم، فإنها تسمح للتوربين باجتذاب كمية أكبر من طاقة الرياح، وتحريك المزيد من الهواء، مما يؤدي لتوليد طاقة أكبر.

ما هي أهم استخدامات طاقة الرياح؟

طاقة الرياح من الطاقات النظيفة والمتجددة وتعتبر أهم استخداماتها:

• توليد الطاقة الكهربية.
• توليد الطاقة الميكانيكية المستخدمة في عمليات ضخ مياه البرك والآبار.
• المساعدة في عمليات النقل البحري, إذ يوفر ذلك من مقدار الطاقة المستخدم في الرحلات البحرية.

إيجابيات استخدام طاقة الرياح

هناك العديد من فوائد طاقة الرياح والكثير من المميزات والإيجابيات سنحاول ذكر بعضها فيما يلي:

1. تعتبر طاقة الرياح واحدة من الطاقات منخفضة التكلفة, حيث تعتبر من أقل الطاقات سعرا والمتاحة بعصرنا هذا, لذا يمكن الاعتماد عليها لثبات سعرها ولفترات زمنية طويلة قد تصل ل 30 عاما على عكس ما قد يطرأ من زيادة في أسعار أنواع الطاقات الأخرى.
2. خلق عدد كبير من فرص العمل, حيث تعتبر الوظائف المتاحة في هذا المجال من أسرع الوظائف نموا.
3. مصدر مهم من مصادر الوقود النظيف, فهي ليست كغيرها من حيث الاعتماد على محطات الوقود الأحفوري, فمثلا محطات الفحم والغاز الطبيعي يصدر عنها مواد وغازات خطيرة مهددة للبيئة وصحة الإنسان.
4. تسهم بشكل كبير في نمو الصناعات, ففي كثير من الدول التي تعتبر رائدة في إنتاج طاقة الرياح يسهم ذلك الأمر في نمو وازدهار اقتصادها.
5. غير ملوثة للبيئة, فطاقة الرياح طاقة نظيفة لا ينتج عنها أي نوع من الملوثات البيئية, سواء كان ذلك في صورة غازات أو ضباب دخاني قد يلوث البيئة ويزيد من ظاهرة الاحتباس الحراري للأرض.
6. بسبب كون الرياح مصدر طاقة محلي فإنها تعتبر مصدر مستدام ووفير لا ينتهي ولا ينضب, فالرياح تعتبر من أشكال الطاقة الشمسية, وتنتج نتيجة لارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي بتأثير الشمس وهذا يعني أنها مستمرة طالما الشمس تشرق.
7. طاقة الرياح طاقة متجددة, لا تنقص ولا تستنفذ فكما ذكرنا سابقا فإن مصدرها دائم ومستمر على عكس أنواع أخرى من الطاقة يمكن أن تنفذ باستهلاكها المستمر.
8. تعد طاقة الرياح طاقة سهل إتاحتها سواء كان ذلك صباحًا أم مساء، وذلك على عكس الطاقة الشمسية مثلا والتي لا تتاح إلا في النهار.
9. تيسر من عملية تزويد المناطق النائية بالكهرباء, حيث يمكننا إنشاء مزارع الرياح في تلك المناطق بسهولة.

سلبيات استخدام طاقة الرياح

على الرغم من المميزات الكثيرة للاعتماد على طاقة الرياح والتي ذكرناها بالأعلى, إلا أن هناك عدد من السلبيات والتي قد تظهر عند استخدامها فمثلا:

1. بشكل عام لا تعتبر الرياح مصدر موثوق, فلا أحد يمكنه التأكد من هبوب الرياح بشكل دائم طوال أيام العام, مما يعني عدم توفر الطاقة في الأيام التي لا تهب الرياح فيها, ومن جانب آخر فإن هبوب الرياح العاتية أو العواصف قد يضر بتوربينات الرياح.
2. تعد توربينات الرياح مهددة للحياة البرية بشكل ما, فهي غير آمنة بسب ما بها من ريش وحواف قد تتسبب في أذية الطيور المتواجدة في نفس المنطقة, وللأسف لا توجد حلول فعالة لتجنب هذا التحدي.
3. الضوضاء مشكلة أخرى قد تنتج عن تواجد توربينات الرياح في منطقة ما, فعمل التوربينات يصدر صوتا عاليا قد يعتبره البعض مزعجا.
4. المظهر غير المحبب للتوربينات, فبجانب الضوضاء هناك التلوث البصري الذي قد يتأذى منه البعض حيث تعتبر توربينات الرياح قبيحة المنظر وخاصة بجانب المنازل والمناطق السكنية.
5. خلال اليوم الواحد قد لا يستمر إنتاج التوربينات للطاقة حيث تتفاوت سرعة الرياح من وقت لآخر.
6. السلامة العامة للعاملين في مزارع الرياح أمر لا يمكن التأكد منه دائما, وخاصة في أوقات العاصفة أو الرياح الشديدة, الأمر الذي قد يزيد من احتمالية سقوط الريش وإصابتها لأحد العاملين.
7. ارتفاع تكلفة الصيانة والإنشاء, فعلى الرغم من كونها منخفضة التكلفة مقارنة ببقية أنواع الطاقات, إلا أن تكلفة إنشاء التوربينات وصيانتها عند التلف قد تبدو للبعض مرتفعة.
8. تحدي أخر قد يواجهنا عند إنشاء مزرعة رياح ألا وهو محدودية الأماكن التي يمكن إنشائها فيها, فمثلا لا يمكن إنشائها بجانب المناطق السكنية فبجانب الضوضاء التي قد تصدر عنها هي تتطلب مساحات شاسعة لإقامتها.

وبالرغم من التحديات التي قد تخطر ببالنا عند التطرق لفكرة استخدام طاقة الرياح إلا أنها لا تزال واحدة من أفضل أنواع الطاقات النظيفة والمتجددة في يومنا هذا.

الدول الرائدة في إنتاج طاقة الرياح

بسبب مميزات وإيجابيات استخدام طاقة الرياح, تلجأ الكثير من الدول المتقدمة إلى الاعتماد على طاقة الرياح, وها هي قائمة بأكثر عشرة دول إنتاجًا لها:

• الصين: تعتبر الآن أكثر دول العالم إنتاجًا لطاقة الرياح, حيث تمتلك أكبر مزرعة رياح في العالم وهي مزرعة رياح قانسو.
• الولايات المتحدة الأمريكية: تلي الصين في المركز الثاني من حيث إنتاج طاقة الرياح, حيث تمتلك الولايات المتحدة وحدها 6 من أكبر 10 مزارع رياح برية في العالم.
• ألمانيا: وتأتي في المركز الثالث عالميًا, حيث تمتلك واحدة من أكبر مزارع الرياح البحرية في العالم.
• الهند: وتأخذ المركز الرابع عالميًا والثاني في قارة آسيا, وتمتلك الهند اثنتين من أكبر مزارع الرياح البرية في العالم حيث تأتيان في المركز الثالث والرابع من حيث ترتيبهما.
• يلي ذلك إسبانيا والمملكة المتحدة وفرنسا في قارة أوروبا والذين يحتلون كل من المركز الخامس والسادس والسابع في ترتيب الدول المنتجة لطاقة الرياح.
• ثم تأتي البرازيل لتحتل المركز الثامن وهكذا تكون الأولى في الترتيب في قارة أمريكا الجنوبية.
• ثم كندا والتي تأتي في المركز التاسع وقبل الأخير.
• وأخيرًا إيطاليا, والتي يأتي المركز العاشر من نصيبها.