تعريف طاقة الرياح
يطلق مصطلح طاقة الرياح (بالإنجليزية: Wind Energy) على الطاقة الكهربائية التي يتم الحصول عليها من خلال الحركة الطبيعية للهواء العائم في الغلاف الجوي للكرة الأرضية، حيث تعتبر طاقة الرياح أحد المصادر للطاقة المتجددة في الطبيعة والتي لا تَنفذ بسهولة خلال الاستخدام المتكرر، وأيضاً لها دور كبير في حل العديد من المشاكل المتعلقة بالبيئة والمناخ.
في العصر الحالي، يتم توليد الكهرباء الناتجة عن طاقة الرياح من خلال استخدام ما يعرف بطواحين الهواء أو مولدات الرياح أو توربينات الرياح (بالإنجليزية: Wind Turbines)، وهي عبارة عن آلة ذات شفرات تشبه الطاحونة التقليدية، حيث تقوم بتحويل الطاقة الحركية الناجمة من حركة الرياح في الجو إلى كهرباء.
تعمل مولدات الهواء أو توربينات الرياح على توليد الطاقة الكهربائية من خلال مبدأ بسيط يسهل استيعابه، حيث تقوم الرياح المتحركة بتحريك الشفرات الخاصة بالتوربينات حول الدوار كالموجود في المروحة العادية، مما يؤدي إلى دوران المولد والذي يتسبب في توليد الكهرباء.
حسب إحصاءات عام 2021، يتواجد أكبر عدد من مولدات الرياح والبالغة عددها 67000 في الولايات المتحدة الأمريكية موزعة على 44 ولاية، والتي تساهم في توفير ما يقارب 6% من الطاقة الكهربائية في جميع أنحاء العالم.
تاريخ نشأة استخدام طاقة الرياح
تَنوع استخدام الناس لطاقة الرياح على مدى العصور التاريخية القديمة في تلبية العديد من المهام، نذكر أبرزها:
استخدام طاقة الرياح في الحركة والري الزراعي
منذ 5000 عام قبل الميلاد وتحديدًا في مصر القديمة، كان من الشائع استخدام الناس لطاقة الرياح في تحريك القوارب عبر نهر النيل لاحقاً، وبحلول عام 200 قبل الميلاد وبالأخص في الصين كان يتم ضخ المياه لكافة الاستعمالات الزراعية باستخدام مضخات مياه بسيطة الصنع التي تعمل بطاقة الرياح.
استخدام طاقة الرياح في تصريف وتنقية الأنهار
بدأ الناس في أوروبا باستخدام طاقة الرياح بعد أن جلب التجار و الصلبيون تكنولوجيا الرياح، حيث طور الهولنديون مضخات مياه كبيرة تعمل باستخدام طاقة الرياح بغرض تصريف وتنقية كل من المستنقعات والبحيرات في دلتا نهر الراين .
استخدام طاقة الرياح في إنتاج الغذاء
كان لطاقة الرياح دور في إنتاج الغذاء حيث كان الناس في كل من بلاد فارس والشرق الأوسط يعتمدون على طواحين الهواء ذات الشِفرات المصنوعة من شعيرات القصب المنسوج في طحن كافة أنواع الحبوب.
آلية عمل طاقة الرياح في توليد الطاقة الكهربائية
في العصر الحالي ومع تقدم الحياة العلمية تم تفسير آلية عمل توربينات الرياح في تحويل طاقة الرياح إلى كهرباء باستخدام ما يسمى القوة الدينامكية للهواء (بالإنجليزية: Aerodynamic Force)، يمكن فهم دور هذه الآلية في توليد الطاقة الكهربائية من خلال الخطوات الآتية:
- تتدفق الرياح عبر شفرة توربين الرياح، ومن ثم ينخفض ضغط الهواء على جانب واحد من الشفرة مما يؤدي إلى الاختلاف في ضغط الهواء عبر جانب الشفرة إلى قوة الرفع أو السحب، وبما أن قوة الرفع أقوى من قوة السحب يتسبب هذا في دوران الجزء المتحرك.
- يتصل الجزء المتحرك بالمولد إما بطريقة مباشرة، وهذا يتحقق إذا كان نوع توربين الرياح مباشراً أو من خلال عمود وسلسلة من التروس أو المُسَننات، ومن ثم يبدأ المولد بالدوران الذي بدوره يقوم بتوليد الكهرباء أو الطاقة الكهربائية.
فوائد استخدام طاقة الرياح
يوجد العديد من الفوائد لاستخدام طاقة الرياح، نستعرض أبرزها فيما يلي:
الحفاظ على البيئة من التلوث
تعتبر طاقة الرياح مصدراً للوقود النظيف، حيث أن توربينات الرياح على عكس الوقود الأحفوري لا تنتج أي انبعاثات أو غازات سامة قد تسهم في هطول أمطار حمضية أو تلوث الهواء عبر زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون الذي يؤدي إلى ارتفاع معدلات الاحتباس الحراري.
توفير التكلفة المادية
تُعد الرياح من أرخص مصادر الطاقة سعراً في العالم، حيث تبلغ تكلفة 1,000 واط/ ساعة في محطات توربينات الرياح ما بين 1-2 سنت، والسبب في ذلك يعود إلى توافرها بشكل مجاني في الطبيعة.
توفير فرص عمل
يساهم قطاع توليد الطاقة من خلال توربينات الرياح في خَلق فرص عمل للأشخاص في المجالات المختلفة، فعلى سبيل المثال، يعد مجال التوربينات من حيث توفر الوظائف أسرع المجالات الأمريكية نمواً، حيث يوظف قطاع الرياح أكثر من 100000 عامل من فني توربينات الرياح، والمتخصصين في التصنيع والتركيب والصيانة، وخدمات الدعم التقني.
