ما هي طاقة الرياح

التعريف بطاقة الرياح

طاقة الرياح هي شكل من أشكال مصادر الطاقة المتجددة ، تحول فيها التوربينات الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة ميكانيكية أو كهربائية، وتستخدم هذه الطاقة لتوفير القوة اللازمة التي تحتاجها العديد من المجالات المختلفة؛ كالصناعة والزراعة وغيرها.

طريقة توليد الكهرباء من طاقة الرياح

تولد الكهرباء من طاقة الرياح باستخدام التوربينات، إذ تحرك الرياح ريش التوربينات التي تشبه المروحة، مما يؤدي إلى دورانها، والتي بدورها تشغل المولد المسؤول عن توليد طاقة ميكانيكية وكهربائية.

تحول التوربينات طاقة الرياح إلى طاقة كهربائية عن طريق استخدام القوة الديناميكية الهوائية الناتجة من الريش الدوارة، والتي تعمل بنفس فكرة عمل أجنحة الطائرة أو المروحة، فعندما تتدفق الرياح وتصل إلى الريشة، ينخفض ضغط الهواء على جانب من جوانب هذه الريشة، ويؤدي هذا الاختلاف في الضغط إلى خلق قوتي الرفع والسحب.

تكون قوة الرفع أقوى من قوة السحب، وهذا يؤدي إلى دوران الريشة، التي تكون موصولة بالمولد سواء بشكل مباشر عن طريق التوربينات أو بشكل غير مباشر من خلال عمود وعلبة تروس، وهذا يؤدي لتشغيل المولد الذي يولد الكهرباء.

تنقسم غالبية توربينات الرياح إلى نوعين أساسيين هما؛ التوربينات الأفقية، والتوربينات الرأسية، ويمكن بناء توربينات الرياح سواء على اليابسة أو على المسطحات المائية الكبيرة كالمحيطات والبحيرات.

العوامل التي تعتمد عليها طاقة الرياح

هناك ثلاث عوامل رئيسية تعتمد عليها طاقة الرياح وتؤثر على خروج وتوليد الطاقة منها، وهي:

• سرعة الرياح

تحدد سرعة الرياح كمية الكهرباء التي يمكن أن يولدها التوربين، بمعنى أن السرعات العالية من الرياح تسمح بتوليد طاقة أكبر، لأن الرياح القوية تساعد ريش التوربينات على الدوران بشكل أسرع، والدوران الأسرع يولد المزيد من الطاقة الميكانيكية والكهربائية من المولد.

• كثافة الهواء

تعتمد عملية توليد الطاقة أيضًا على كثافة الهواء في المنطقة، وتتأثر كثافة الهواء بالارتفاع والضغط ودرجة الحرارة، حيث يمارس الهواء الكثيف ضغط أكبر على التوربينات، مما يؤدي لإنتاج طاقة أعلى.

• حجم ريش التوربينات

كلما كانت ريش التوربينات أكبر حجمًا، سمحت للتوربين بالتقاط المزيد من طاقة الرياح، وتحريك المزيد من الهواء عبر الدوارات، وهذا يؤدي لإنتاج طاقة أكبر بالطبع.

استخدامات طاقة الرياح

تستخدم طاقة الرياح في توليد الكهرباء ، حيث تسخر طاقة الرياح لتوليد الطاقة الميكانيكية التي إما أن تحول إلى طاقة كهربية، أو تستخدم في القيام بمهام محددة مثل؛ عمليات ضخ المياه أو طحن الحبوب أو غيرها من الأنشطة.

إيجابيات طاقة الرياح

الرياح واحدة من أسرع مصادر الطاقة نموًا في العالم، لذا فهي تقدم العديد من المزايا والإيجابيات، مثل:

• انخفاض التكلفة

طاقة الرياح مناسبة من حيث التكلفة، إذ تعد من أقل مصادر الطاقة المتاحة سعرًا، حيث إن تكلفة طاقة الرياح تعادل 1 إلى 2 سنت لكل كيلوواط / الساعة، كما أن مزارع الرياح تبيعها بسعر ثابت لفترة زمنية طويلة، فيمكن أن تحدد سعر ثابت لفترة 20 أو 30 سنة مثلًا، وهذا على خلاف تغير الأسعار الذي يمكن أن يطرأ على مصادر الطاقة التقليدية.

• توفير الوظائف

يخلق قطاع طاقة الرياح العديد من الوظائف، فمثلًا في الولايات المتحدة، يوظف هذا القطاع أكثر من 100,000 عامل، وأصبحت وظيفة فني توربينات الرياح هناك واحدة من أسرع الوظائف نموًا، وتشير التقارير الإحصائية إلى أن طاقة الرياح بحلول عام 2050 ستوفر أكثر من 600,000 وظيفة في الولايات المتحدة.

• نمو الصناعات

تساعد طاقة الرياح على نمو الصناعات، ففي الولايات المتحدة تمثل مشاريع طاقة الرياح استثمارات سنوية تزيد عن 10 مليار دولار في الاقتصاد الأمريكي.

• مصدر للوقود النظيف

طاقة الرياح ليست مثل محطات الطاقة التي تعتمد على حرق الوقود الأحفوري؛ كالفحم أو الغاز الطبيعي، والذي ينتج عنه جسيمات ومواد وغازات ضارة مثل؛ أكسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكربون، والذي يسبب العديد من المشاكل الصحية والأضرار الاقتصادية.

طاقة الرياح على العكس من ذلك، لا تسبب تلوثًا ولا تنتج انبعاثات جوية تسبب أمطارًا حمضية، أو غازات، أو ضباب دخاني يزيد من الاحتباس الحراري.

• مصدر محلي للطاقة

الرياح مصدر وفير لا ينضب، ففي العشر سنوات الماضية في الولايات المتحدة، نمت قدرة طاقة الرياح بنسبة 15%، لذا أصبحت الرياح أكبر مصدر للطاقة المتجددة هناك.

• مصدر مستدام

تصنف الرياح بأنها من أشكال الطاقة الشمسية ، إذ تنتج الرياح بسبب رفع الشمس لدرجة الحرارة في الغلاف الجوي، بالإضافة إلى دوران الأرض وعدم انتظام سطحها، وهذا يعني أنه ما دامت الشمس تشرق فإن الرياح ستهب، وبالتالي فهي مستدامة ومتجددة.

سلبيات طاقة الرياح

على الرغم من المميزات العديدة للرياح، إلا أن هناك بعض السلبيات أو التحديات التي يمكن أن تظهر عند الاعتماد على طاقة الرياح، مثل:

• مصدر غير موثوق

بصورة عامة لا يمكن التأكد من هبوب الرياح بشكل موثوق، وبالتالي فإذا اعتمد على الرياح فقط في توليد الكهرباء، مما يؤدي لعدم توفر الكهرباء في الأيام التي لا تهب فيها الرياح، ومن جانب آخر فإن العواصف الشديدة والرياح العاتية أو البرق يضر بتوربينات الرياح.

• تهديد الحياة البرية

يمكن أن تكون التوربينات وما بها من ريش وحواف غير آمنة للحياة البرية، لا سيما للطيور التي تتواجد في نفس المنطقة، ولا يوجد طريقة فعالة وموثوقة لمنع مثل هذا التهديد.

• الضوضاء والتلوث البصري

تصدر توربينات الرياح صوتًا يتراوح بين 50 إلى 60 ديسيبل، وبالتالي فإذا كان التوربين بجوار المنزل فسوف يصدر ضوضاء مزعجة، ومن جانب آخر يعتبر البعض أن شكل التوربينات لا سيما بجوار المنازل تكون قبيحة وتعطي مظهر غير محببة للمكان.

• التكلفة والصيانة

على الرغم من أن طاقة الرياح أقل في التكلفة من مصادر الطاقة الأخرى، إلا أنها تظل مكلفة عند البدء في مشروع إنشاء توربينات، كما أن صيانتها مكلفة.

• السلامة

يمكن أن تهدد التوربينات سلامة العاملين في المجال، لا سيما أوقات العواصف الشديدة والرياح العاتية، التي تسبب تلف أو مشكلة في ريش التوربينات، تزيد معه احتمالية وقوعها، الأمر الذي يهدد سلامة العاملين، فيسبب لهم إعاقة مدى الحياة أو يتسبب في وفاتهم.

• المحدودية

يقتصر تسخير طاقة الرياح على أماكن معينة فقط، وهي الأماكن التي تكون فيها سرعة الرياح عالية، ويكون هذا في الغالب في الأماكن النائية بعيدًا عن المدن.

أكثر الدول إنتاجًا لطاقة الرياح

تتصدر الصين قائمة أكثر الدول إنتاجًا لطاقة الرياح، تليها الولايات المتحدة وألمانيا، وفيما يأتي أهم 10 دول إنتاجًا لطاقة الرياح:

• الصين

الصين هي أكثر الدول إنتاجًا لطاقة الرياح، حيث تمتلك مزرعة رياح بقدرة 221 جيجاواط، ولديها أكبر مزرعة رياح برية في العالم بسعة 7965 ميجاواط.

• الولايات المتحدة الأمريكية

تأتي الولايات المتحدة في المرتبة الثانية بقدرة 96.4 جيجاواط، حيث تمتلك ستة من أكبر 10 مزارع رياح برية، منهم ثاني أكبر مزرعة رياح برية في العالم بسعة 1548 ميجاواط.

• ألمانيا

تأتي ألمانيا في المرتبة الثالثة عالميًا بقدرة 59.3 جيجاواط، حيث تمتلك واحدة من أكبر مزارع الرياح البحرية بطاقة إجمالية تبلغ 582 ميجاواط.

• الهند

الهند رابع دولة عالميًا وثاني دولة في آسيا إنتاجًا لطاقة الرياح، بسعة إجمالية تبلغ 35 جيجاواط، حيث تمتلك ثالث ورابع أكبر مزارع رياح برية في العالم بقدرة 1500 و1064 ميجاواط.

• إسبانيا

تنتج إسبانيا طاقة رياح بسعة 23 جيجاواط، ويغطي هذا 18 في المائة من حاجتها من الكهرباء.

• المملكة المتحدة

تبلغ القدرة الإجمالية لطاقة الرياح في المملكة المتحدة 20.7 جيجاواط تقريبًا، ولديها 6 من أصل 10 مشروعات طاقة رياح بحرية ذات سعة قصوى في العالم.

• فرنسا

تحاول فرنسا حاليًا الابتعاد عن الطاقة النووية واستبدالها، وتبلغ قدرة طاقة الرياح الإجمالية لديها 15.3 جيجاواط.

• البرازيل

البرازيل لديها أكبر قدرة لطاقة الرياح في أمريكا الجنوبية بسعة 14.5 جيجاواط.

• كندا

تحتوي كندا على 299 مزرعة رياح، يوجد بها 6596 توربينة، بقدرة تبلغ 12.8 جيجاواط.

• إيطاليا

تأتي إيطاليا في المرتبة العاشرة في قائمة أكثر الدول إنتاجًا لطاقة الرياح، حيث تصل سعتها الإجمالية لما يزيد قليلًا عن 10 جيجاواط.