ما هي طاقة الرياح؟
استخدم الناس طاقة الرياح لآلاف السنين. فقد حركت الرياح القوارب على طول نهر النيل، وضخت المياه وطحنت الحبوب، ودعمت إنتاج الغذاء، وغير ذلك الكثير. واليوم، تُسخّر طاقة الرياح الحركية وقوة تدفقات الهواء الطبيعي على نطاق واسع لتوليد الكهرباء. يمكن لتوربين رياح بحري حديث واحد أن يولّد أكثر من 8 ميغاواط من الطاقة، وهو ما يكفي لتزويد ما يقرب من ستة منازل بالطاقة النظيفة لمدة عام. أما مزارع الرياح البرية فتولد مئات الميغاواط، مما يجعل طاقة الرياح من أكثر مصادر الطاقة فعالية من حيث التكلفة ونظافةً وسهولةً في التوفر على كوكب الأرض.
طاقة الرياح هي أقل مصادر الطاقة المتجددة تكلفةً على نطاق واسع، وهي أكبر مصدر للطاقة المتجددة في الولايات المتحدة الأمريكية حاليًا. يوجد ما يقرب من 60 ألف توربين رياح بقدرة إجمالية تبلغ 105,583 ميجاوات. وهذا يكفي لتزويد أكثر من 32 مليون منزل بالطاقة!
بالإضافة إلى لعب دور حيوي في إمدادات الطاقة لدينا، تساعد حلول طاقة الرياح أيضًا الشركات التجارية على تحقيق أهدافها ومتطلباتها المتجددة للحصول على طاقة نظيفة وموثوقة.
مزايا طاقة الرياح:
- تسدد توربينات الرياح عادة انبعاثات الكربون مدى الحياة المرتبطة بنشرها في أقل من عام، قبل توفير ما يصل إلى 30 عامًا من توليد الكهرباء الخالية من الكربون تقريبًا.
- تساعد طاقة الرياح على تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون - ففي عام 2018، تجنبت 201 مليون طن متري من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
- تُوفّر طاقة الرياح إيرادات ضريبية للمجتمعات التي تستضيف مشاريعها. على سبيل المثال، بلغ إجمالي مدفوعات الضرائب الحكومية والمحلية من مشاريع الرياح في تكساس 237 مليون دولار.
- تدعم صناعة طاقة الرياح خلق فرص العمل، لا سيما في قطاع البناء. وقد وفرت 114 ألف وظيفة في جميع أنحاء الولايات المتحدة عام 2018.
- توفر طاقة الرياح مصدرًا ثابتًا إضافيًا للإيرادات: تدفع مشاريع الرياح أكثر من مليار دولار للحكومات المحلية والولائية وملاك الأراضي الخاصة كل عام.
كيف يبدو مشروع طاقة الرياح؟
يشير مشروع أو مزرعة الرياح إلى عدد كبير من توربينات الرياح التي يتم بناؤها بالقرب من بعضها البعض وتعمل مثل محطة الطاقة، حيث ترسل الكهرباء إلى الشبكة.
يعمل مشروع فرونتير 1 لطاقة الرياح في مقاطعة كاي، أوكلاهوما، منذ عام 2016، ويجري توسيعه مع مشروع فرونتير 2 لطاقة الرياح. عند اكتماله، سيولد مشروعا فرونتير 1 و2 ما مجموعه 550 ميجاواط من طاقة الرياح، أي ما يكفي لتزويد 193 ألف منزل بالطاقة.
كيف تعمل توربينات الرياح؟
تُولَّد الطاقة من خلال توربينات الرياح الدوارة التي تستغل الطاقة الحركية للهواء المتحرك، والتي تُحوَّل إلى كهرباء. الفكرة الأساسية هي أن توربينات الرياح تستخدم شفرات لجمع طاقة الرياح الكامنة والحركية. تُدير الرياح الشفرات، التي تُدوِّر بدورها دوارًا متصلًا بمولد كهربائي لتوليد الطاقة الكهربائية.
تتكون معظم توربينات الرياح من أربعة أجزاء أساسية:
- تُثبَّت الشفرات على محور يدور مع دورانها. تُشكِّل الشفرات والمحور معًا الدوار.
- يحتوي الغلاف على علبة التروس والمولد والمكونات الكهربائية.
- يحمل البرج شفرات الدوار ومعدات التوليد عالياً فوق سطح الأرض.
- يحافظ الأساس على التوربين في مكانه على الأرض.
أنواع توربينات الرياح:
تنقسم التوربينات الكبيرة والصغيرة إلى فئتين أساسيتين، بناءً على اتجاه الدوار: التوربينات ذات المحور الأفقي والتوربينات ذات المحور الرأسي.
توربينات الرياح ذات المحور الأفقي هي أكثر أنواع توربينات الرياح شيوعًا اليوم. يتبادر هذا النوع من التوربينات إلى الذهن عند الحديث عن طاقة الرياح، بشفرات تشبه مروحة الطائرة. تحتوي معظم هذه التوربينات على ثلاث شفرات، وكلما زاد طول التوربين وطول شفرته، زادت كمية الكهرباء المولدة.
تبدو التوربينات ذات المحور الرأسي أشبه بمضرب بيض منه بمروحة طائرة. تُثبّت شفرات هذه التوربينات في أعلى وأسفل الدوار الرأسي. ولأن أداء التوربينات ذات المحور الرأسي أقل من نظيراتها الأفقية، فهي أقل شيوعًا بكثير اليوم.
ما هي كمية الكهرباء التي يولدها التوربين؟
يعتمد ذلك على حجم التوربين وسرعة الرياح عبر شفراته الدوارة، مما يُحدد كمية الكهرباء المُنتجة.
على مدى العقد الماضي، أصبحت توربينات الرياح أطول، مما يسمح بشفرات أطول والقدرة على الاستفادة من موارد الرياح الأفضل المتوفرة على ارتفاعات أعلى.
لوضع الأمور في نصابها الصحيح: يمكن لتوربين رياح بقوة حوالي ميغاواط واحد أن ينتج طاقة نظيفة تكفي لحوالي 300 منزل سنويًا. عادةً ما تولد توربينات الرياح المستخدمة في مزارع الرياح البرية ما بين 1 و5 ميغاواط تقريبًا. يجب أن تبلغ سرعة الرياح عادةً حوالي 9 أميال في الساعة أو أكثر حتى تبدأ معظم توربينات الرياح ذات الحجم الكبير في إنتاج الكهرباء.
يستطيع كل نوع من توربينات الرياح توليد أقصى طاقة كهربائية له ضمن نطاق سرعات رياح تتراوح غالبًا بين 30 و55 ميلًا في الساعة. ومع ذلك، إذا انخفضت سرعة الرياح، ينخفض الإنتاج عادةً بمعدل هائل بدلًا من التوقف تمامًا. على سبيل المثال، تنخفض كمية الطاقة المولدة ثمانية أضعاف إذا انخفضت سرعة الرياح إلى النصف.
هل يجب عليك أن تفكر في حلول طاقة الرياح؟
يظل توليد طاقة الرياح من بين أقل مصادر الطاقة بصمةً كربونية. ويلعب دورًا أساسيًا في مستقبل إمدادات الطاقة في بلادنا، ويدعم تحول الطاقة العالمي ويلبي الطلب المتزايد على موارد الطاقة المستدامة.
تُعدّ طاقة الرياح أيضًا من أفضل السبل للشركات والجامعات والمدن وشركات المرافق وغيرها من المؤسسات للتحول بسرعة إلى طاقة خالية من الانبعاثات على نطاق واسع. ويمكن لاتفاقية شراء طاقة افتراضية واحدة (VPPA) تأمين عشرات إلى مئات الميجاواط من الكهرباء الصافية الصفرية لمدة تتراوح بين 10 و25 عامًا. كما تُراعي معظم الاتفاقيات عنصر الإضافة، أي مصادر طاقة نظيفة جديدة تمامًا تُحل محل مصادر الطاقة القديمة ذات الانبعاثات الأعلى.
ما هو أفضل موقع لمشروع طاقة الرياح؟
هناك ستة اعتبارات أساسية لمشاريع طاقة الرياح:
- توفر الرياح والمواقع المرغوبة
- التأثير البيئي
- مدخلات المجتمع والحاجة المحلية لتوليد الطاقة المتجددة
- سياسات مواتية على المستويين الإقليمي والفيدرالي
- توفر الأراضي
- القدرة على الاتصال بشبكة الطاقة
كما هو الحال في مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية التجارية، يجب الحصول على التصاريح اللازمة قبل البدء في تركيب طاقة الرياح. ستساعد هذه الخطوة الحاسمة في تحديد مدى جدوى المشروع ماليًا ومستوى مخاطره. فالهدف في نهاية المطاف هو أن تُزوّد مشاريع الرياح التجارية الشبكة الكهربائية بالطاقة لعقود قادمة. إن ضمان سلامة الوضع المالي للمقاول والمشروع سيضمن النجاح لجيل أو أكثر.
وقت النشر: ١٦ يونيو ٢٠٢١