انت هنا : الرئيسية » الأفلام العلمية » الرياح مصدر لا ينضب من الطاقة ( فيديو )

الرياح مصدر لا ينضب من الطاقة ( فيديو )

wind_turbine
تعد الرياح احد المصادر الهامة للطاقة المتجددة ، وبالرغم من أن الإنتاج العالمي للطاقة من الرياح لا يتجاوز 1.5 % ، إلى أنه آخذة بالنمو في شتى أنحاء العالم.

وقد استخدم الإنسان منذ فجر التاريخ الرياح لدفع السفن الشراعية ، أو تحويلها إلى طاقة ميكانيكية لرفع المياه أو طحن الحبوب ، ولكن الاستخدام الرئيس لطاقة الرياح هو في توليد الكهرباء.


على الرغم من الرياح لا ينتج سوى 1.5 ٪ من استخدام الطاقة الكهربائية في جميع أنحاء العالم
، أنها آخذة في النمو بسرعة ، بعد أن تضاعفت في السنوات الثلاث بين 2005 و 2008. في العديد من البلدان أنها حققت مستويات عالية نسبيا من الاختراق ، وهو ما يمثل حوالي 19 ٪ من انتاج الكهرباء في الدنمارك ، و 11 ٪ في أسبانيا والبرتغال ، و 7 ٪ في ألمانيا وأيرلندا في عام 2008.

طاقة الرياح قد استخدمت تاريخيا مباشرة لدفع السفن الشراعية ، أو تحويلها إلى طاقة ميكانيكية لرفع المياه أو طحن الحبوب ، ولكن تطبيق الرئيسية اليوم هي طاقة الرياح وتوليد الكهرباء. وطاقة الرياح ، إلى جانب الطاقة الشمسية ، وغير dispatchable ، وهذا يعني أن العملية الاقتصادية المتاحة للجميع يجب أن تؤخذ في الانتاج عندما تكون متاحة ، والموارد الأخرى ، مثل الطاقة الكهرمائية ، ويجب أن تستخدم لمواءمة العرض مع الطلب.
مزارع الرياح على نطاق واسع وعادة ما تكون مرتبطة المحلية وشبكة نقل الطاقة الكهربائية ، والتوربينات الصغيرة التي تستخدم لتوفير الكهرباء للأماكن معزولة. شركات المرافق متزايد اعادة شراء الفائض من الطاقة الكهربائية التي تنتجها التوربينات الصغيرة المحلية. بوصفه وطاقة الرياح هي مصدر الطاقة التي يفضلها العديد من خبراء البيئة كبديل عن الوقود الأحفوري ، كما هو وفيرة ، ومتجددة ، وتوزيعها على نطاق واسع ، ونظيفة ، وتنتج أقل من انبعاثات غازات الدفيئة ، على الرغم من بناء مزارع الرياح لا يرحب بها عالميا نظرا ل التأثير البصري وغيرها من آثار على البيئة. التقطع فإن الرياح ونادرا ما يخلق مشاكل عند استخدام طاقة الرياح لتوفير وجود نسبة ضئيلة من إجمالي الطلب. حيث الرياح لاستخدامها في معتدل جزء من الطلب ، وتكاليف إضافية للحصول على تعويض من التقطع تعتبر متواضعة.
البشر قد تستخدم طاقة الرياح لمدة لا تقل عن سنة 5500 لدفع المراكب الشراعية والسفن الشراعية ، والمهندسين المعماريين واستخدمت تحركها الرياح والتهوية الطبيعية في المباني مماثلة منذ العصور القديمة. استخدام طاقة الرياح لتوفير الطاقة الميكانيكية إلى حد ما جاء في وقت لاحق في العصور القديمة.
الامبراطور البابلي حمورابي تخطط لاستخدام طاقة الرياح لمشروعه الطموح مشروع الري في 17th قرن قبل الميلاد . السنهاليين القديمة استخدمت الرياح الموسمية الى السلطة في وقت مبكر الأفران 300 قبل الميلاد وقد تم العثور على أدلة في مدن مثل آنوراذابورا وغيرها من المدن في أنحاء سريلانكا أفران شيدت على طريق الرياح الموسمية لاستغلال طاقة الرياح ، لتقديم ما يصل إلى درجة الحرارة داخل 1100-1200 مئوية. في وقت مبكر التاريخية الإشارة إلى طاحونة بدائية استخدمت في جهاز السلطة في القرن 1st. وأول عملية لطواحين الهواء في وقت لاحق بنيت في سيستان وأفغانستان ، من 7th القرن. وكانت هذه الطواحين الهوائية الرأسية بين المحورية التي طالما الرأسي driveshafts مع ريش على شكل مستطيل. مصنوعة من ستة أشهر إلى اثني عشر المشمولة يبحر في القصب القماش أو المواد مادة لهذه الطواحين تستخدم لطحن الذرة ، ووضع المياه ، واستخدمت في فإن gristmilling قصب السكر والصناعات. المحورية الأفقي بين طواحين الهواء تستخدم على نطاق واسع في وقت لاحق في شمال غرب أوروبا لطحن الدقيق في بداية 1180s ، والعديد من الطواحين الهوائية الهولندية ما زالت قائمة.
في الولايات المتحدة ، ووضع “ضخ المياه طاحونة” كان عاملا رئيسيا في السماح للزراعة وتربية المواشي من مناطق شاسعة من أمريكا الشمالية ، التي كانت على خلاف ذلك تخلو من المياه بسهولة. أنها أسهمت في توسيع شبكات النقل والسكك الحديدية في شتى أنحاء العالم ، من خلال ضخ المياه من الآبار لقاطرة بخارية. متعدد البيضاء التوربينات الريحية فوق برج شبكي مصنوعة من الخشب أو الفولاذ ، لسنوات عديدة ، لاعبا اساسيا من المناظر الطبيعية في المناطق الريفية في جميع أنحاء أمريكا.
أول توربينات الرياح الحديثة بنيت في أوائل 1980s ، على الرغم من زيادة الكفاءة والتصميمات لا تزال قيد التطوير
الأرض متفاوت ساخنة من قبل الشمس مما يؤدي إلى تلقي القطبين أقل من الطاقة من الشمس من خط الاستواء لا. كذلك ، فإن ارتفاع درجات الحرارة في الأراضي الجافة (ويبرد إلى أسفل) بسرعة أكبر من البحار. الفارق يدفع التسخين الحراري في الغلاف الجوي على الصعيد العالمي من الوصول إلى نظام سطح الأرض إلى الاستراتوسفير التي يعمل فعليا السقف. الجزء الأكبر من هذه الطاقة المختزنة في حركات الرياح ويمكن الاطلاع على ارتفاعات عالية حيث بلغت سرعة الرياح المستمرة على مدى 160 كم / ساعة (100 ميلا في الساعة) وقعت. في النهاية ، وطاقة الرياح من خلال تحويلها الى الاحتكاك الحرارة في أنحاء متفرقة من سطح الأرض والغلاف الجوي.
المبلغ الإجمالي للطاقة اقتصاديا استخراجها من الرياح أكثر من هذا وحقوق استغلال الطاقة من جميع المصادر. ما يقدر ب 72 TW من طاقة الرياح على الأرض يمكن أن يحتمل أن تكون مجدية تجاريا ، مقابل نحو 15 TW متوسط استهلاك الطاقة على الصعيد العالمي من جميع المصادر في عام 2005. ليس كل من الرياح والطاقة المتدفقة الماضي نقطة معينة يمكن استردادها (انظر بيتز القانون).

نظام إدارة الشبكة

مكوناتها المعتادة من التوربينات الريحية (علبة التروس ، والدوار رمح الفرامل التجمع) رفعها الى موقف الكهرباء المولدة بواسطة الرياح عادة تغذي الوطنية شبكة نقل الطاقة الكهربائية. فرد توربينات مترابطة ذات الجهد المتوسط (عادة 34.5 كيلو فولت) ونظام لجمع قوة شبكة الاتصالات.

في محطة فرعية ، وهذا الجهد المتوسط الكهربائية الحالية هي زيادة في الجهد مع محول للاتصال نقل الجهد العالي. الفائض من إنتاج الطاقة المحلية microgenerators يمكن ، في بعض الولايات القضائية ، (البنك المركزي) الى الشبكة والعودة الى بيعها لشركات المرافق العامة ، ووضع الائتمان بالتجزئة للمستهلكين لتعويض تكاليف الطاقة
التعريفية والمولدات ، وغالبا ما تستخدم لمشاريع طاقة الرياح ، وتحتاج السلطة لإثارة رد الفعل فرعية تستخدم في ذلك طاقة الرياح وتشمل نظم جمع كبير من المصارف مكثف لعامل القدرة تصويب. أنواع مختلفة من مولدات التوربينات الريحية يتصرف خلال شبكة نقل الكهرباء والاضطرابات ، وذلك على نطاق واسع ووضع نماذج لدينامية الكهربائية خصائص جديدة المزرعة يتطلب انتقال نظام التشغيل ويمكن التنبؤ بها لضمان استقرار النظام والسلوك خلال الاعطال (انظر : منخفض الجهد من خلال ركوب). على وجه الخصوص ، لا يمكن للمولدات التعريفي دعم الجهد خلال أخطاء النظام ، على خلاف التوربينات البخارية أو المائية مدفوعة متزامن المولدات) ولكن بشكل صحيح يقابل تصحيح معامل القدرة المكثفات مع التحكم الإلكتروني من صدى يمكن أن تدعم الجيل دون التعريف بالشبكة). مضاعف تغذيها آلات أو توربينات الرياح مع الحالة الصلبة بين المحولات والمولدات التوربينية جهاز الجمع ، بشكل عام أكثر من المرغوب فيه خصائص لشبكة الربط. نقل نظم التشغيل سوف توفر المزرعة مطور مع رمز الشبكة لتحديد الاحتياجات اللازمة لترابط لشبكة نقل الكهرباء. هذا وسوف تشمل معامل القدرة ، والدأب على وتيرة ودينامية السلوك من المزرعة التوربينات خلال نظام خطأ

عامل القدرة

القدرة المركبة في جميع أنحاء العالم 1997-2008 ، 2009-2013 الإسقاط على أساس الأسي مناسبا. مصدر البيانات : WWEA

MWh في المتوسط إلى 0.35 ميغاواط. بيانات متاحة على شبكة الإنترنت لبعض المواقع ، والقدرة ويمكن حساب عامل من الانتاج السنوي.
وخلافا لتغذية محطات توليد ، قدرة محدودة بسبب العوامل المتأصلة خصائص الرياح. عوامل القدرة على أنواع أخرى من محطة توليد الكهرباء وتقوم في معظمها على تكلفة الوقود ، مع كمية صغيرة من التوقف للصيانة. المحطات النووية منخفضة التكلفة المتزايدة للوقود ، وكذلك في تشغيل كامل الانتاج وتحقيق 90 ٪ من معامل القدرة. النباتات مع ارتفاع تكلفة الوقود مخنوق هي عودة لمتابعة الحمل. توربينات الغاز التي تستخدم الغاز الطبيعي كوقود قد تكون مكلفة جدا لتشغيل وإدارة ويمكن فقط لتلبية الطلب على الطاقة الذروة. الغاز التوربينية قد بطاقة سنوية عامل 5-25 ٪ وذلك بسبب الارتفاع النسبي لتكلفة إنتاج الطاقة.
ووفقا لجامعة ستانفورد عام 2007 كشفت دراسة نشرت في دورية لتطبيقات الأرصاد الجوية وعلم المناخ ، والربط بين عشرة أو أكثر من مزارع الرياح يمكن أن تسمح في المتوسط 33 ٪ من اجمالي الطاقة المنتجة لاستخدامها موثوقة وحملا للطاقة الكهربائية ، ما دامت المعايير الدنيا تلبية لسرعة الرياح وارتفاع التوربينات

القدرة على الادخار والائتمان والوقود

كثير من المعلقين أن تركز على وجود أو عدم والرياح أي “القدرة على الائتمان” من دون تحديد ما المقصود من هذا ، وأهميتها. الرياح لديها القدرة على الائتمان ، ويستخدم على نطاق واسع وتعريف مفيد ، وتساوي نحو 20 ٪ من معدل الناتج (ولكن هذا الرقم يختلف باختلاف الظروف الفعلية). وهذا يعني أن قدرة احتياطية على قدم المساواة في النظام ميغاواط الى 20 ٪ من طاقة الرياح واضاف يمكن سحبها عند هذه الرياح من دون ان تؤثر على أمن النظام ، أو قوة. ولكن القيمة الرئيسية للرياح ، (في المملكة المتحدة ، و 5 مرات القدرة الائتمانية القيمة هو الوقود CO2 والادخار. الريح لا تحتاج إلى أي دعم إضافي ، كما هو في كثير من الأحيان خطأ المطالب ، لأنها تستخدم محطات الطاقة الحالية التي بنيت فعلا ، على سبيل الاحتياط ، والتي بدأت خلال فترات انخفاض الرياح. كما أنها بدأت الآن ، وخلال عدم توافر النباتات التقليدية الأخرى. مزيد من الغزل الاحتياطي القائمة المصنع هو مطلوب ، ولكن هذا هو فعلا بنيت من جديد ومنخفض التكلفة نسبيا.

الاختراق

طاقة الرياح “اختراق” إلى جزء من الطاقة المنتجة بواسطة الرياح بالمقارنة مع مجموع قدرة التوليد المتاحة. لا يوجد المقبولة عموما “أقصى” مستوى اختراق الرياح. في حدود معينة لشبكة تعتمد على محطات التوليد القائمة ، وآليات التسعير ، والقدرة على تخزين أو إدارة الطلب ، وعوامل أخرى. مترابط بشبكة الكهرباء بالفعل وسوف تشمل احتياطي توليد ونقل القدرة على معدات تسمح للفشل وهذا الاحتياطي يمكن أيضا أن القدرة على تنظيم مختلفة لتوليد الطاقة بواسطة الرياح والنباتات. بينت الدراسات أن 20 ٪ من إجمالي استهلاك الطاقة الكهربائية ، ويمكن إدراجها بأقل صعوبة.وقد أنجزت هذه الدراسات لمواقع متباعدة جغرافيا الرياح dispatchable قدرا من الطاقة ، والطاقة المائية ، أو مع القدرة على التخزين ، وإدارة الطلب ، و الربط بالشبكة إلى حد كبير مجال تصدير الكهرباء عند الحاجة. أبعد من هذا المستوى ، هناك عدد قليل من القيود التقنية ، ولكن الآثار الاقتصادية لتصبح أكثر أهمية.

ولكن في الأدلة إلى مجلس اللوردات لجنة الشؤون الاقتصادية ، والمملكة المتحدة ونظام التشغيل ، وقد نقلت الشبكة الوطنية تقديرات موازنة تكاليف 40 ٪ الرياح وهذه كذبة في حدود 500 جنيه استرليني سنويا 1000m. “ان هذه الموازنة تمثل تكاليف إضافية £ £ 12 الى 6 ٪ سنويا في المتوسط المستهلك فاتورة الكهرباء حوالي 390 جنيه استرليني.”

في الوقت الحاضر ، عدد قليل من شبكة نظم تغلغل الطاقة الريحية فوق 5 ٪ : الدنمارك (قيم أكثر من 19 في المائة) ، وأسبانيا والبرتغال (قيم أكثر من 11 في المائة) ، وألمانيا ، وأيرلندا (القيم أكثر من 6 في المائة). الدانمركية بشدة شبكة مترابطة لالأوروبية شبكة الكهرباء ، وأنها تحل مشاكل إدارة الشبكة من خلال تصدير ما يقرب من نصف من طاقة الرياح إلى النرويج. العلاقة بين الكهرباء وتصدير وانتاج طاقة الرياح قوية جدا.

الدنمارك لديه خطط لزيادة نسبة الطاقة المولدة الى اكثر من 50 ٪
دراسة أجريت بتكليف من ولاية مينيسوتا نظر اختراق تصل الى 25 فى المائة ، وخلص إلى أن مسائل التكامل يمكن السيطرة عليه والتكاليف الإضافية لأقل من نصف في المئة (0.0045 دولار) لكل كيلوواط ساعة.

حساب الضمان باء الكهرباء بالشبكة القومية أيرلاندا الكهرباء فى البلاد ، في دراسة في عام 2004 إلى أنه خلص إلى أن لتلبية الأهداف المحددة في مجال الطاقة المتجددة من جانب الاتحاد الأوروبي في عام 2001 “وزيادة تكاليف توليد الكهرباء بنسبة متواضعة 15 ٪”
كشف أحدث تقرير ميرز سينكلير لا يجد أي صعوبة في استيعاب 50 ٪ من إجمالي القوى المسلمة في بريطانيا بتكلفة متواضعة الزيادات.

القدرة على التنبؤ
يتصل التباين هو على المدى القصير (أو كل ساعة يوميا) والقدرة على التنبؤ بها الرياح مصنع الانتاج. شأنها شأن غيرها من مصادر الطاقة الكهربائية ، طاقة الرياح يجب أن تكون “المقرر”. طبيعة هذا المصدر من مصادر الطاقة يجعل بطبيعتها متغيرة. طاقة الرياح تستخدم أساليب التنبؤ ، والقدرة على التنبؤ ولكن الرياح لا تزال منخفضة المصنع الانتاج في الأجل القصير.

تنسيب التوربينات
حسن الاختيار من التوربينات الريحية الموقع حاسمة للتنمية الاقتصادية من طاقة الرياح. وبصرف النظر عن توافر الرياح نفسها ، وغير ذلك من العوامل تشمل توافر خطوط النقل ، وقيمة لإنتاج الطاقة ، وتكلفة شراء الأراضي ، واستخدام الأراضي ، والأثر البيئي وعمليات البناء. الأماكن البعيدة عن الشاطئ ويمكن تعويض ارتفاع تكاليف البناء مع ارتفاع سنوي عوامل الحمولة ، مما يؤدي إلى خفض تكلفة الطاقة المنتجة. المزرعة المتخصصة المصممين استخدام طاقة الرياح تطبيقات البرمجيات لتقييم أثر هذه القضايا على معينة المزرعة التصميم.
دراسات في المملكة المتحدة أظهرت أنه إذا وضعت على الشاطئ التوربينات في خط مستقيم ، ثم زيادة خطر ويمكن أن يحدث تعديل الإيرودينامية التي يمكن أن تؤدي إلى إزعاج الضوضاء على السكان القريبين.

مزارع الرياح البحرية

REpower 5MW توربينات الرياح D4 (أقرب) D1 على بنك ثورنتون
المادة الرئيسية : قائمة مزارع الرياح البحرية
اعتبارا من عام 2008 ، وأوروبا تقود العالم في تطوير طاقة الرياح فى البحر ، وذلك بسبب الرياح القوية والموارد والمياه الضحلة في بحر الشمال وبحر البلطيق ، والقيود المفروضة على مواقع مناسبة على الأرض بسبب الكثافة السكانية والتطورات الحالية. الدنمارك تركيب أول مزارع الرياح في الخارج ، ومنذ سنوات وكانت الرائدة عالميا في مجال طاقة الرياح فى البحر حتى حصلت المملكة المتحدة زمام المبادرة في تشرين الأول / أكتوبر 2008 مع 590 ميغاواط من الطاقة الاسمية تركيبها. والمملكة المتحدة تعتزم بناء أكثر شمولا مزارع الرياح البحرية بحلول عام 2020. غيره من الأسواق الكبيرة للطاقة الرياح ، ومنها الولايات المتحدة والصين وركز في البداية على تطوير الأراضي على موارد طاقة الرياح حيث تكاليف البناء أقل (كما في السهول الكبرى للولايات المتحدة ، و كذلك اجتاحت الرياح سهول شينجيانغ ومنغوليا الداخلية في الصين) ، ولكن المراكز السكانية على طول السواحل في أنحاء كثيرة من العالم قريبة من طاقة الرياح وموارد ، الأمر الذي من شأنه خفض تكاليف الإرسال.

يوم 21 ديسمبر 2007 ، Q7 (سميت لاحقا كما الأميرة أماليا المزرعة) صدرت أول سلطة إلى شبكة الهولندية ، الذي كان معلما لصناعة طاقة الرياح. فإن 120MW الخارجية المزرعة مع ميزانية البناء € 383 مليون دولار هو الاول الذي يتم تمويله عن طريق القروض nonrecourse (تمويل المشاريع). ويضم المشروع 60 الثقاب V80 – 2MW توربينات الرياح. كل التوربينات ’sبرج monopile يستند أساسا إلى عمق يتراوح بين 18-23 مترا على مسافة نحو 23 كيلومترا قبالة السواحل الهولندية.

نقل مكونات كبيرة التوربينات الريحية (برج أقسام nacelles ، وريش) من الأسهل بكثير على المياه على الأرض ، لأن السفن والصنادل حمولات كبيرة قادرة على التعامل بسهولة أكبر من الشاحنات / الشاحنات أو القطارات. على الأرض ، والبضائع والمركبات الكبيرة ويجب التفاوض على أعطاف تثنت على الطرق ، والتي تحدد المدة القصوى للرياح التوربينات التي يمكن أن نصل الانتقال من نقطة إلى نقطة على شبكة الطرق ، ولا وجود لمثل هذا القيد على نقل المياه المفتوحة. بناء وصيانة التوربينات الريحية لكل تكاليف أعلى لمزارع الرياح في الخارج ، وتحفيز المشغلين لتخفيض عدد لتوربينات الرياح بقدرة إجمالية معين عن طريق تركيب وحدات أكبر المتاحة. ومن الأمثلة على بلجيكا Thorntonbank المزرعة البناء جارية في عام 2008 ، يضم 5MW من التوربينات الريحية REpower ، التي كانت من بين أكبر توربينات الرياح في العالم في ذلك الوقت.

تركيب وقدرة طاقة الرياح (ميجاوات)

#

الدولة

2005

2006

2007

2008

1

الولايات المتحدة

9,149

11,603

16,818

25,170

2

ألمانيا

18,415

20,622

22,247

23,903

3

أسبانيا

10,028

11,615

15,145

16,740

4

الصين

1,260

2,604

6,050

12,210

طاقة رياح النطاق ضيق

وهو الاسم الذي يطلق على الرياح ونظم توليد القدرة على انتاج 50 كيلو واط أو أقل من الطاقة الكهربائية. للمجتمعات المنعزلة ، وإلا أن الاعتماد على مولدات الديزل ، ويمكن استخدام توربينات الرياح لتهجير للاستهلاك وقود الديزل. يجوز للأفراد في شراء هذه الأنظمة للحد من أو القضاء على اعتمادها على شبكة الكهرباء لأسباب اقتصادية أو غيرها ، أو للحد من انبعاثات الكربون. توربينات الرياح التي استخدمت لتوليد الكهرباء المنزلية جنبا إلى جنب مع بطارية تخزين على مدى عقود كثيرة في المناطق النائية. بصورة متزايدة ، والمستهلكين الامريكيين يفضلون شراء المتصلة بالشبكة في التوربينات من 1 إلى 10 كيلوواط نطاق السلطة بكامل منازل وحدات المولدات المنزلية لأكثر من 1 كيلو واط ويعمل حاليا في بلدان عدة ، وفي كل دولة في الولايات المتحدة التربينات الريحية المتصلة بالشبكة ويمكن استخدام شبكة تخزين الطاقة ، مما ادى الى تشريد بشراء الإنتاج المحلي من الطاقة عندما تكون متاحة. خارج الشبكة نظام يمكن للمستخدمين إما التكيف مع متقطعة أو استخدام القوة والبطاريات ، والضوئية ، أو وقود الديزل لاستكمال نظم التوربينات الريحية. في الأماكن الحضرية ، حيث أنه من الصعب الحصول على ، أو التي يمكن التنبؤ بها كميات كبيرة من الطاقة الريحية (لا يعرف الكثير عن الموارد الفعلية الرياح من البلدات والمدن ، والنظم الصغيرة قد لا تزال تستخدم لتشغيل معدات الطاقة المنخفضة. المعدات مثل مواقف السيارات متر أو بوابات الانترنت اللاسلكية يمكن تشغيله من خلال التوربينات الريحية التي تهم بطارية صغيرة ، ليحل محل الحاجة إلى وجود صلة لشبكة الكهرباء ، مما يجعل من المحتمل الكربون المدخرات الصغيرة توربينات الرياح الصعب تحديد.

عن جريدة المهندس المصري

المقطع المصور التالي من انتاج قناة الجزيرة يبين أهمية هذا المصدر المتجدد من الطاقة

عن الكاتب

الأردن

كاتب علمي متخصص في تكنولوجيا الصناعات الكيماوية عضو الرابطة العربية للإعلاميين العلميين @amjad

عدد المقالات : 3357

اكتب تعليق

© 2018 Powered By Wordpress, Theme By alsatary hosting

© 2013 alsatary hosting السطري للاستضافة

الصعود لأعلى