تتجّه الكثير من الدول إلى استخدام الطاقة الريحية واستبدال مصادر الطاقة المعتادة بأسباب كثيرة، أهمّها التغيّر المناخي الحاصل على مستوى العالم.
للطاقة الريحية أهمية كبيرة في الحفاظ على البيئة وتوفير النفقات الطاقويّة وكبح التغيّر المناخي في كوكب الأرض
تستعرض هذه المقالة الطاقة الريحية وأنواعها، وما هي استخدامات وفوائد الطاقة الريحية، بالإضافة إلى شرح بسيط عن مراوح الطاقة الريحية وكيف تعمل على توليد الكهرباء.
الطاقة الريحية
الطاقة الريحية أو طاقة الرياح هي إحدى أشهر أنواع الطاقة المتجددة والتي يتم من خلالها إنتاج الطاقة باستخدام توربينات تقوم بتحويل طاقة حركة الرياح إلى طاقة كهربائية يتم استخدامها في تشغيل المصانع والمكاتب والمنازل ومختلف أنواع المباني.
وتعتبر الطاقة الريحية من مصادر الطاقة النظيفة نوعًا ما، حيث تعتمد في إنتاج الطاقة الكهربائية على حركة الرياح، التي تتسبب بها الشمس بسبب التسخين غير المتساوي لكوكب الأرض، والذي ينتج عنه انتقال الرياح من مناطق الضغط المرتفع إلى مناطق الضغط المنخفض.
بمجرد توليد الكهرباء، يمكن استخدامها أو توصيلها بالشبكة الكهربائية أو تخزينها للاستخدام المستقبلي. تعمل وزارة الطاقة الأمريكية مع المختبرات الوطنية لتطوير وتحسين التقنيات، مثل البطاريات والطاقة الكهرومائية التي يتم تخزينها بالضخ بحيث يمكن استخدامها لتخزين طاقة الرياح الزائدة. تقوم شركات مثل جنرال إلكتريك بتركيب البطاريات جنبًا إلى جنب مع توربينات الرياح الخاصة بها بحيث يمكن تخزينها على الفور أثناء توليد الكهرباء من طاقة الرياح.
أنواع الطاقة الريحية
يمكن تقسيم الطاقة الريحية إلى قسمين بناءً على مكان تواجد توربينات توليد الطاقة هما: الطاقة الريحية البرّية والطاقة الريحية البحرية.
- الطاقة الريحية البرّية
تتوزّع توربينات توليد الطاقة الريحية من هذا النوع في المساحات البرّية المفتوحة والبعيدة عن الأماكن السكنية. وتعتبر أرخص من النوع الثاني، لكن يواجه هذا النوع بعض الانتقادات بحجة اعتدائه على المساحات وأضراره على الزراعة وعلى الحياة البرّية، بالإضافة إلى تأثيراته على سكّان المناطق المجاورة له.
- الطاقة الريحية البحرية
من اسم هذا النوع نستطيع معرفة أنّه يتواجد في البحار والمحيطات. ويعمل هذا النوع بكفاءة أكبر من النوع الأول، حيث أنّ الطاقة الناتجة عنه أكبر بكثير من الطاقة التي توّلدها التوربينات البرّية، لكنّ عيوبه المتمثلة بالتكلفة العالية وصعوبة الصيانة تجعل الاعتماد عليه محدودًا.
فوائد الطاقة الريحية
تتعدد فوائد الطاقة الريحية وتتنوّع على كافة المستويات، تاليًا أهمها:
- تخفيض كلفة فاتورة الكهرباء
سواء على صعيد الأفراد أو على صعيد الحكومات والشركات، يؤدي الاعتماد على الكهرباء الناتجة من الطاقة الريحية إلى تخفيض تكاليف فواتير الكهرباء للمنازل والمصانع والمكاتب والدوائر الحكومية وغيرها من المرافق الخاصة أو العامة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لمالكي توربينات توليد الطاقة الريحية بيع الكهرباء التي ينتجونها إلى الحكومات أو الأفراد، ممّا يوفّر مصدر دخلٍ لهم.
- مصدر للطاقة النظيفة
في ظل الأزمة المناخية التي يمُر بها العالم، تأتي الطاقة الريحية كمصدرٍ للطاقة النظيفة التي لا تُنتج انبعاثات ضارة مثل الكربون، على عكس مصادر الطاقة الأخرى التي تعتمد على احتراق الفحم أو الغاز الطبيعي.
- توفير المزيد من الوظائف
يوفّر قطاع الطاقة الريحية آلاف الوظائف في البلدان التي تستغلّها، بدءًا من تصنيع التوربينات وتركيبها، مرورًا بموظفي الصيانة والمراقبة، وليس انتهاءً بموظفي تخزين الطاقة وتوزيعها.
استخدامات الطاقة الريحية
استخدامات الطاقة الريحية لا تقتصر على توليد الطاقة الكهربائية، فقد اعتمد البشر عليها منذ قديم الزمان في عدّة مجالات. تاليًا أهم استخدامات الطاقة الريحية قديمًا وحديثًا:
- ضخ المياه
استخدمت الطاقة الريحية قديمًا في ضخ المياه ورفعها من الأماكن المنخفضة إلى الأماكن المرتفعة، وذلك من خلال استخدام مروحة شبيهة بمراوح طواحين الهواء.
- إنتاج الأغذية
كانت طواحين الهواء من أبرز استخدامات الطاقة الريحية في إنتاج الطعام، حيث كان الناس قديمًا يعتمدون على طواحين الهواء لطحن الحبوب واستخدامها في إعداد أطعمتهم كالخبز مثلًا.
- النقل
استفاد الإنسان منذ آلاف السنين من الطاقة الريحية في التنقّل عبر البحار والمحيطات، إذ استطاع الإنسان استغلال الرياح عن طريق بناء أشرعة السفن والقوارب التي تساعد على دفع المركبة باستخدام قوّة الرياح.
- توليد الطاقة
يعتبر توليد الطاقة الكهربائية أكثر فوائد الطاقة الريحية استخدامًا في الوقت الراهن.
- الرياضة والترفيه
استطاع الإنسان الاستفادة من فوائد الطاقة الريحية أيضًا من خلال استخدامها في النشاطات الرياضية والترفيهية، مثل رياضة ركوب الأمواج.
مراوح الطاقة الريحية
مراوح الطاقة الريحية هي الجزء الأهم في توليد الطاقة من الرياح، وتحتوي كل مروحة على شفرة أو شفرتين بحسب حجم التوربين، حيث يؤدي دوران شفرات مراوح الطاقة الريحية إلى دوران المراوح، وهو الجزء الأهم في تحويل طاقة الرياح إلى المولدات وتحويلها إلى طاقة كهربائية.
وتعمل مراوح الطاقة الريحية اعتمادًا على ضغط الهواء على جانبي كل شفرة من شفراتها، فعندما ينخفض ضغط الهواء عند أحد جوانب شفرة المروحة، يُصبح ضغط الهواء مختلفًا على جانبي الشفرة، ممّا يجعلها تدور وتولّد الطاقة.
ويختلف حجم مراوح الطاقة الريحية بشكلٍ كبير، اعتمادًا على كمية الطاقة المُراد توليدها من هذه التوربينات، إذ إنّ طول شفرات المروحة هو العامل الأهم في كمية الطاقة التي يتم إنتاجها من هذه المراوح. فعلى سبيل المثال، طول شفرات مراوح الطاقة الريحية الموجودة في توربينات الرياح المنزلية أقصر من تلك المُستخدمة في التوربينات التي تعمل على إنتاج طاقة أكبر من احتياج منزل. كما أنّ شفرات مراوح الطاقة الريحية المستخدمة في حقول إنتاج الطاقة الكهربائية أطول بكثير كونها توفّر الطاقة لشبكات الطاقة الكهربائية.
وهناك نوعان أساسيان من مراوح الطاقة الريحية:
- مراوح المحور الأفقي
مراوح المحور الأفقي تشبه في شكلها مروحة الطائرة المروحية، وهي الأكثر استخدامًا في توربينات توليد الطاقة نظرًا لكفاءتها العالية.
- مراوح المحور الرأسي
تُشبه في شكلها شفرات الخلّاط، حجمها أصغر بكثير من مراوح المحور الأفقي، كما أنّ كفاءتها أقل. لكن يمنحها حجمها الصغير ميزة تركيبها على أسطح المنازل وسهولة صيانتها.
ما هي تحديات استخدام طاقة الرياح ؟
على الرغم من استخدامات وفوائد الطاقة الريحية ودورها المهم، إلّا أن صناعتها واستخدمها لا يخلو من السلبيات، تاليًا أبرز سلبيات الطاقة الريحية:
- العواصف والرياح الشديدة
تُشكّل العواصف والرياح الشديدة تحديًا حقيقيًا لمهندسي توربينات ومراوح الطاقة الريحية، فعلى الرغم من أنّ الرياح الشديدة تحتوي على طاقة تزيد بمئات المرّات عن طاقة الرياح الطبيعية، إلّا أنّ المهندسين لم يستطيعوا بناء توربينات تستطيع العمل على سرعة الرياح الطبيعية وسرعة الرياح الشديدة معًا. بالإضافة إلى ذلك، تُشكّل العواصف والأعاصير خطرًا على توربينات الهواء، لذلك تزداد تكلفة بنائها سواء البرية منها أو البحرية حتى تستطيع الصمود وتحمّل العواصف الشديدة.
- الآثار البيئية
على الرغم من أنّها مصدر نظيف للطاقة، إلّا أنّ الطاقة الريحية تواجه بعض الانتقادات من نشطاء بيئيين، بحجّة أنّها ليست صديقة للبيئة تمامًا، حيث أنّ مزارع الطاقة الريحية التي تحتوي على عددٍ كبير من توربينات التوليد، تؤثّر على بيئة العديد من الكائنات البرّية بشكلٍ سلبي، مثل الطيور والخفافيش. عدا عن ذلك، يُحاجج النشطاء البيئيون بأنّ عملية بناء توربينات توليد الطاقة الريحية تنطوي على العديد من الآثار البيئية الضارة، نتيجة استهلاك طاقة غير نظيفة في إنتاج عناصرها ونقلها وبنائها. كما أنّ مراوح الطاقة الريحية مصنوعة من موادٍ غير قابلة لإعادة التدوير.
