آفاق علمية وتربوية موقع متخصص بالثقافة العلمية والتربوية
المهندس أمجد قاسم
كاتب علمي متخصص في الشؤون العلمية
استغل الانسان منذ القدم طاقة الرياح لتسيير السفن في البحار كما استغلت في تشغيل طواحين الغلال والحبوب ولرفع المياه، ومع التقدم العلمي المتزايد واختراع المولد الكهربائي، تم استخدام قوة الرياح لتوليد الطاقة الكهربائية.
لقد استخدم البشر طاقة الرياح منذ 5500 سنة لدفع المراكب الشراعية والسفن الشراعية، والمهندسين المعماريين يستخدمون الرياح ويدرسون حركتها لتوفير التهوية الطبيعية في المباني في تقنية مماثلة منذ العصور القديمة.
وعلى 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 القليلة الماضية. في العديد من البلدان أنها حققت مستويات عالية نسبيا من التوليد الكهربائي، وهو ما يمثل حوالي 19 ٪ من انتاج الكهرباء في الدنمارك ، و 11 ٪ في أسبانيا والبرتغال ، و 7 ٪ في ألمانيا وأيرلندا.
مصدر متجدد ونظيف للطاقة
استخدمت طاقة الرياح تاريخيا مباشرة لدفع السفن الشراعية، أو تحويلها إلى طاقة ميكانيكية لرفع المياه أو طحن الحبوب، ولكن تطبيق الرئيسية اليوم هي طاقة الرياح وتوليد الكهرباء.
وقد ظهرت توربينات الرياح لأول مرة منذ أكثر من قرن. بعد اختراع المولد الكهربائي في ثلاثينيات القرن التاسع عشر ، بدأ المهندسون في محاولة تسخير طاقة الرياح لإنتاج الكهرباء. تم توليد طاقة الرياح في المملكة المتحدة والولايات المتحدة في عامي 1887 و 1888 ، ولكن يُعتقد أن طاقة الرياح الحديثة قد تم تطويرها لأول مرة في الدنمارك ، حيث تم بناء توربينات الرياح ذات المحور الأفقي في عام 1891 وبدأت توربينات الرياح بطول 22.8 مترًا العملية في عام 1897.
تستخدم الرياح لتوليد الكهرباء باستخدام الطاقة الحركية الناتجة عن حركة الهواء. يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية باستخدام توربينات الرياح أو أنظمة تحويل طاقة الرياح. تضرب الرياح أولاً ريش التوربينات ، مما يجعلها تدور وتحول التوربينات المتصلة بها. هذا يغير الطاقة الحركية إلى طاقة دورانية، عن طريق تحريك عمود متصل بمولد، وبالتالي إنتاج طاقة كهربائية من خلال الكهرومغناطيسية.
ومزارع الرياح عادة ما تكون مرتبطة المحلية وشبكة نقل الطاقة الكهربائية، والتوربينات الصغيرة التي تستخدم لتوفير الكهرباء للأماكن معزولة كالمنازل والاستراحات.
وتعتمد كمية الطاقة التي يمكن حصادها من الرياح على حجم التوربين وطول ريشها. الناتج يتناسب مع أبعاد الدوار ومكعب سرعة الرياح. نظريًا، عندما تتضاعف سرعة الرياح، تزداد إمكانات طاقة الرياح.
لقد زادت قدرة توربينات الرياح بمرور الوقت. في عام 1985 ، كانت التوربينات النموذجية تبلغ سعتها المقدرة 0.05 ميغاواط وقطر الدوار 15 مترًا. تتمتع مشاريع طاقة الرياح الجديدة اليوم بقدرات توربينات تبلغ حوالي 2 ميجاوات على الشاطئ و3-5 ميجاوات في الخارج.
وصلت توربينات الرياح المتوفرة تجارياً إلى سعة 8 ميجاوات ، بأقطار دوارة تصل إلى 164 مترًا. زاد متوسط قدرة توربينات الرياح من 1.6 ميجاوات عام 2009 إلى 2 ميجاوات عام 2014.
وطاقة الرياح هي مصدر الطاقة التي يفضلها العديد من خبراء البيئة كبديل عن الوقود الأحفوري، كما أنها وفيرة، ومتجددة، وتوزيعها على نطاق واسع، ونظيفة، وتنتج أقل من انبعاثات غازات الدفيئة، وعلى الرغم من بناء مزارع الرياح لا يرحب بها عالميا نظرا للتأثير البصري وغيرها من آثار على البيئة.
هذا وتعد طاقة الرياح إحدى تقنيات الطاقة المتجددة الأسرع نموًا في العالم. ويرجع ذلك جزئيًا إلى انخفاض التكاليف. كما زادت القدرة العالمية المركبة لتوليد طاقة الرياح في البر والبحر بمعامل 75 تقريبًا في العقدين الماضيين، حيث قفزت من 7.5 جيجاوات في عام 1997 إلى حوالي 564 جيجاوات بحلول عام 2018، وفقًا لأحدث بيانات الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA). تضاعف إنتاج كهرباء الرياح بين عامي 2009 و2013، وفي عام 2016 شكلت طاقة الرياح 16٪ من الكهرباء المولدة من مصادر الطاقة المتجددة. حيث تتمتع أجزاء كثيرة من العالم بسرعات رياح قوية، لكن أفضل المواقع لتوليد طاقة الرياح تكون في بعض الأحيان بعيدة عن التجمعات السكنية، كما توفر طاقة الرياح البحرية إمكانات هائلة.
