كيف تعمل توربينات الرياح؟ طواحين الهواء
استخدم البشر طاقة الرياح منذ آلاف السنين ، لكن الاهتمام المتجدد بتوليد الطاقة غير القائم على الوقود الأحفوري أدى إلى زيادة سريعة في انتشار طواحين الهواء.
يعد استخراج الطاقة من الرياح أمرًا بسيطًا من الناحية المفاهيمية:
تتحرك الرياح فوق شفرات المروحة التي تدير عمودًا يقوم بتدوير مولد كهربائي.
يتم حساب سعة طاقة توربينات الرياح بسهولة ، ونعم ، فهي تعتمد على حجم التوربينات.
منذ أن بدأ المزارعون في جميع أنحاء البلاد في استخدام توربينات الرياح لضخ المياه في القرن التاسع عشر ، أدرك الأمريكيون فوائد طاقة الرياح.
أكدت أزمات الطاقة في السبعينيات على أهمية طاقة الرياح كمصدر رخيص ونظيف ومتجدد للطاقة ، و
اتخذ قانون سياسة الطاقة لعام 1992 خطوات لتعزيز تنميتها. ليس من الصعب فهم توربينات الرياح ، وهي تزداد كفاءة وقوة وانتشارًا في كل مكان.
توليد الكهرباء بالحث
المبدأ الكامن وراء توليد الطاقة في توربينات الرياح هو في الأساس نفس المبدأ الكامن وراء توليد الطاقة الكهرومائية والوقود الأحفوري وحتى الطاقة النووية.
قلب التوربين عبارة عن ملف حث مغناطيسي يولد تيارًا متناوبًا حيث يدور الجزء المتحرك الممغنط حول أو داخل الجزء الثابت الثابت.
في حالة توربينات الرياح ، فإن الرياح هي التي توفر الطاقة لتدوير الدوار تنتقل الكهرباء التي ينتجها المولد على طول خطوط النقل ،
ليتم استخدامها مباشرة من قبل مالك التوربين ، أو للدخول إلى شبكة لتوزيعها على عملاء المرافق.
مكونات التوربين (طواحين الهواء)
الجسم الرئيسي لتوربينات الرياح هو الكنة التي تضم المولد بالإضافة إلى سلسلة من تروس القيادة . يتم توصيل الشفرات بالعمود ، وتجلس الكنة فوق برج طويل القامة قدر الإمكان للسماح للشفرات بالتقاط أكبر قدر ممكن من الرياح.
تحتوي الكنة أيضًا على جهاز تحكم يتلقى البيانات من مقياس شدة الريح ، والذي يقيس سرعة الرياح ، وريشة تقيس اتجاه الرياح.
يمكن لوحدة التحكم بدء تشغيل التوربين وإيقافه بالإضافة إلى إجراء تعديلات للتعويض عن سرعة الرياح.
تحتوي الكنة أيضًا على فرامل ميكانيكيةيقوم بإغلاق الشفرات ومحرك خطوة يضبط زاوية الشفرة لتقليل الرفع في الرياح العاتية.
وظيفة التروس
عندما تهب الرياح ، تقوم وحدة التحكم بتوجيه الكنة لمواجهتها ، وتبدأ الشفرات ذات الشكل الخاص بالدوران ببطء.
من الصعب أن نصدق أثناء الملاحظة من الأرض أن مثل هذا الدوران البطيء – حوالي 20 دورة في الدقيقة على الوحدات الصناعية – يمكن أن ينتج الكهرباء ، لكن التروس الموجودة داخل الكنة تزيد من سرعة دوران عمود دوران المولد إلى ما بين 1200 و 1800 دورة في الدقيقة وهو ما يكفي لتوليد الكهرباء.
ليس من المهم أن تدور الشفرات بسرعة – في الواقع ، فإنها تشكل خطرًا على الطيور والأشخاص على الأرض إذا كانت تدور بسرعة كبيرة.
تمت موازنة الشفرات بدقة لتوليد الطاقة حتى في الرياح الخفيفة ، ويبطئ محرك الملعب وجهاز التحكم من سرعتها عندما تكون الرياح قوية.
التصاميم المتطورة لطواحين الهواء
غالبًا ما تشتمل توربينات الرياح السكنية الأصغر حجمًا على أنظمة ريش ذات محور عمودي.
هي تحول طاقة الرياح إلى كهرباء بنفس مبدأ توربينات المحور الأفقي . ويمكن أن تكون صغيرة بما يكفي لتركيبها على سطح المنزل.
يعد تحسين تصميم الشفرة لالتقاط الرياح بشكل أفضل تطورًا هامًا ومستمرًا لكل من توربينات المحور الأفقي الصناعية والسكنية.
بالإضافة إلى ذلك ، ينتج المصنعون شفرات أطول وأبراجًا أعلى بحيث يمكن للتوربينات الاستفادة من سرعة الرياح على ارتفاعات أعلى.
تشتمل معظم التوربينات الآن على مخمدات اهتزازات لتقليل الضوضاء وأدوات تحكم نشطة في درجة الصوت ،
لضمان استمرار التوربينات في الدوران بأمان وتوليد الكهرباء حتى في الرياح العاتية
إقرأ المزيد لدينا عن :
وشاهد جمال وسحر الطبيعة هنا
