You are currently viewing كل ما تحتاج لمعرفته حول طاقة الرياح

كل ما تحتاج لمعرفته حول طاقة الرياح

كل ما تحتاج لمعرفته حول طاقة الرياح

الرياح هي شكل من أشكال الطاقة الشمسية ناتجة عن مزيج من ثلاثة أحداث متزامنة:

  1. تسخن الشمس الجو بشكل غير متساو
  2. مخالفات سطح الأرض
  3. دوران الأرض.

تستخدم الرياح لإنتاج الكهرباء باستخدام الطاقة الحركية الناتجة عن حركة الهواء. يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية باستخدام توربينات الرياح أو أنظمة تحويل طاقة الرياح.

تحصل توربينات الرياح على مدخلاتها من الطاقة عن طريق تحويل قوة الرياح إلى عزم (قوة دوران) تعمل على ريش الدوار. تعتمد كمية الطاقة التي تنقلها الرياح إلى العضو الدوار على كثافة الهواء ومنطقة الدوار وسرعة الرياح.

يمكن أن تنتج توربينات الرياح الصغيرة والفردية 100 كيلوواط من الطاقة ، وهو ما يكفي لتزويد المنزل بالطاقة. تُستخدم توربينات الرياح الصغيرة أيضًا في أماكن مثل محطات ضخ المياه. توضع توربينات الرياح الأكبر حجمًا على أبراج يصل ارتفاعها إلى 80 مترًا ولها شفرات دوارة تمتد بطول 40 مترًا تقريبًا. يمكن أن تولد هذه التوربينات 1.8 ميغاواط من الطاقة. يمكن العثور على توربينات الرياح الأكبر حجمًا على أبراج يبلغ ارتفاعها 240 مترًا ولها شفرات دوارة يزيد طولها عن 162 مترًا. يمكن أن تولد هذه التوربينات الكبيرة من 4.8 إلى 9.5 ميغاواط من الطاقة.

تصل طاقة الرياح إلى أقل نقطة تكلفة بين خيارات توليد الكهرباء الجديدة غير المتجددة والمتجددة

يتكون توربينات الرياح من خمسة أجزاء رئيسية والعديد من الأجزاء المساعدة. الأجزاء الرئيسية هي البرج ، الدوار ، الكنة ، المولد ، والأساس أو القاعدة. بدون كل هذه ، لا يمكن أن تعمل توربينات الرياح.

1. الاساسات

يربط الأساس البرج بالأرض ويتحمل الأحمال الثابتة والديناميكية الناتجة عن التوربين. عادة ، يتم إنشاء الأساس من مزيج من شبكة الصلب والخرسانة لجذر التوربين في الأرض لتحقيق استقرار أعلى.

2. برج الدعم / سارية

البرج في معظم التوربينات الحديثة عبارة عن فولاذ أنبوبي دائري يبلغ قطره 3-4 أمتار ، اعتمادًا على حجم التوربين وموقعه. القاعدة الأساسية لبرج التوربينات هي أن له نفس ارتفاع قطر الدائرة التي تصنعها ريشها عند الدوران. يعد ارتفاع البرج أمرًا حاسمًا بالنسبة للتوربينات لأن سرعة الرياح تزداد مع الارتفاع. لذلك ، يتم إنشاء معظم التوربينات لتصل إلى ارتفاع يتراوح بين 50 و 150 مترًا ، حيث تكون الرياح عالية ، لكن الحمل يظل منخفضًا بسبب الاضطرابات.

3. الجزء الدوار

الجزء المتحرك هو الجزء الدوار من التوربين ؛ يتكون (في الغالب) من ثلاث شفرات والجزء المركزي الذي تتصل به الشفرات ، المحور. ليس بالضرورة أن يكون للتوربين ثلاث شفرات ؛ يمكن أن تحتوي على عدد اثنين أو أربعة أو عدد آخر من الشفرات. لكن الدوار ثلاثي الشفرات لديه أفضل كفاءة ومزايا أخرى.

الشفرات ليست صلبة إنها مجوفة ومصنوعة من مادة مركبة لتكون خفيفة وقوية. الاتجاه هو جعلها أكبر (لمزيد من القوة) وأخف وزنا وأقوى. تحتوي الشفرات على شكل رقائق هوائية (مثل أجنحة الطائرة) لتكون ديناميكية هوائية. كذلك ، فهي ليست مسطحة ولها التفاف بين جذرها وطرفها. يمكن أن تدور الشفرات حتى 90 درجة حول محاورها. تسمى هذه الحركة بتقنية النصل.

4. المركز

تتمثل وظيفة المحور في تثبيت الشفرات وتمكينها من الدوران فيما يتعلق ببقية جسم التوربين.

5. Nacelle

الكنة هي رأس التوربينات الهوائية ، وهي مثبتة على قمة برج الدعم. يتم توصيل مجموعة الشفرات الدوارة بمقدمة الكنة. تزن الك  نة مجموعة توربينات الرياح البرية القياسية بقدرة 2 ميجاوات حوالي 72 طنًا.

يوجد داخل الكنة خمسة مكونات رئيسية

  1. تجميع علبة التروس
  2. نظام الكبح الديناميكي الهوائي
  3. نظام الكبح الميكانيكي
  4. مولد التوربينات

أنظمة نقل الطاقة الكهربائية

أ. الجمعية علبة التروس

تستقبل مجموعة صندوق التروس عمود الإدخال الدوار من مركز مجموعة ريش الدوار ، وباستخدام نظام التروس ، يعمل على تسريع الدوران إلى سرعة عالية مناسبة لتشغيل مولد التوربينات بسرعة التوليد المثلى. يقوم عمود الخرج عالي السرعة من علبة التروس بتحريك دوران المولد مباشرة.

ب. الكبح الأيروديناميكي

تستخدم جميع توربينات الرياح الحديثة نوعين مختلفين من أنظمة الكبح – الكبح الديناميكي الهوائي والفرامل الميكانيكية (الاحتكاكية).

يتم تحقيق الكبح الديناميكي الهوائي ، أو “الريش الدوار” كما يطلق عليه أحيانًا ، عن طريق لف ريش الدوار بحيث تقدم مقطعًا عرضيًا أرق للرياح القادمة ؛ هذا يعني أنهم “يلتقطون” كمية أقل من الرياح ، وبالتالي يدورون بشكل أبطأ.

ج. الكبح الميكانيكي

تم دمج نظام الكبح الميكانيكي في مجموعة علبة التروس. الكبح الميكانيكي هو مجرد مصطلح آخر للفرملة الاحتكاكية – وهو مطابق لما قد تجده في فرامل السيارة. يتم تثبيت قرص دوار على عمود إدخال علبة التروس ، وباستخدام مشغل هيدروليكي ، يتم تثبيت وسادات الفرامل على القرص ، وبالتالي إبطاء تجميع الشفرة تدريجيًا إلى التوقف التام.

في ظل معظم سرعات الرياح ، لا يلزم استخدام أنظمة الكبح الميكانيكية في ظل التشغيل العادي – يتم التحكم في سرعة دوران الشفرات باستخدام الكبح الديناميكي الهوائي وحده. تستخدم الفرامل الميكانيكية فقط في حالة التوربينيحتاج إلى التوقف تماما؛ على سبيل المثال ، للسماح للعمال بإجراء الصيانة أو إيقاف توليد التوربينات إذا كان هناك الكثير من الطاقة على الشبكة الكهربائية.

د. مولد التوربينات

مولد التوربين هو المكون الذي يحول الطاقة الدورانية في عمود الخرج عالي السرعة من علبة التروس إلى تيار كهربائي. يوضح المبدأ الكهربائي للحث الكهرومغناطيسي أنه أثناء تحرك المغناطيس عبر ملف من الأسلاك ، يتم إنشاء تيار كهربائي (أو “مستحث”) في السلك.

ر.أنظمة نقل الطاقة الكهربائية

التيار الكهربائي من المولد ليس جاهزًا بعد للإرسال إلى شبكة الكهرباء الوطنية ، ولذلك يتم تغذيته أولاً في سلسلة من الدوائر الكهربائية التي تحول الجهد إلى المستوى المناسب بحيث يمكن أن يرتبط بالكفاءة المثلى للشبكة. يتم بعد ذلك تغذية هذه الطاقة الكهربائية من خلال الكابلات مرة أخرى لأسفل داخل برج الدعم حيث يتم نقلها للاتصال بالشبكة. من هناك ، يتم توفير تلك الكهرباء لاستخدامها من قبل المنازل والشركات.

اترك تعليقاً