طاقة الرياح طاقة حركية يمكن تحويلها باستخدام التوربينات إلى طاقة مفيدة ، مثل توليد الكهرباء، أو لتشغيل طاحونة طحن . وطاقة الرياح هي أحد أنواع الطاقة البديلة للوقود الأحفوري ،مثل الطاقة الشمسية وطاقة المد والجزر ، فهي أحد أسهل مصادر الطاقة المتجددة استغلالا. وقد استغلتها مدنيات عديدة عبر التاريخ قبل العصر الحديث . كثر استخدامها في العصور الوسطى لطحن الحبوب ، ويزداد استغلالها الآن للاستغناء عن طاقة المواد الأحفورية التي تلوث البيئة وتتسبب في الانحباس الحراري.
معدل الانتاج
وقد بلغ إجمالي إنتاج الطاقة الكهربائية من الرياح للعام 2006 بـ 74,223 ميجاواط، أي بما يعادل 1% من الاستخدام العالمي للكهرباء. وبالتفصيل فقد بلغت نسبتها إلى الاستهلاك الكلي للطاقة الكهربائية إلى حوالي 20% في الدانماركو9% في إسبانيا و7% في ألمانيا. وبهذا يكون الإنتاج العالمي للطاقة المحولة من الرياح قد تضاعف 4 مرات خلال الفترة الواقعة بين عام 2000 وعام 2006.
بنهاية العام 2012 كان إنتاج الطاقة الكهربية المولدة من طاقة الرياح 282,587 ميجاوات، بزيادة 44,799 ميجاوات عن عام 2011 [1] .
تعتبر الدنمارك أكثر البلاد استغلالا للطاقة الريحية عام 2009 ، فحاليا تنتج نحو 20 % من الطاقة بواسطة الأبراج الريحية ولها مساهمة وخبرة عظيمة في هذا المجال. واستطاعت الدانمرك تحسين إنتاجها بحيث يبلغ إنتاجية البرج الواحد 3 ميجا واط ، ويبلغ ارتفاع البرج نحو 14 طابقا (نحو 50 متر) . وتتلو أسبانيا و البرتغال الدانمارك في نسبة إنتاج الطاقة من الرياح حيث تنتج كل منها نحو 14 % من الطاقة. وتقوم ألمانيا ببرنامج طموح لإنشاء من 2000 إلى 2500 ميجاواط جديدة كل عام.
وفي الولايات المتحدة الأمريكية قامت شركة إيبردرولا الإسبانية بإنشاء قدرة نحو 1034 ميجاواط في مناطق متعددة مثل واشنطن و أوريجون و تكساس - وهي طاقة تكفي لتزويد 700.000 بيت بالكهرباء ، وتحصل الولايات المتحدة حاليا ( 2011 ) على نحو 40% من إنتاج شركة إيبردرولا للمراوح . لذلك تزعم إيبردرولا على زيادة استثماراتها في أمريكا لتصل 6 مليار دولار أمريكي حتى عام 2012. وقد استطاعت شركة إيبردرولا زيادة إنتاجيتها إلى نحو 3 مليار دولار خلال العشرة أعوام الأخيرة بدعم من الحكومة الأسبانية.
وفي أوروبا يعملون على مضاعفة الطاقة المستغلة من الطاقة المتجددة لتصل إلى 20 % من إنتاج الكهرباء ، وعلى رأسها طريقة طاقة الرياح. ويتزايد انشاء حقول رياح بحرية التي تنشأ في عرض البحر في بحر الشمال و بحر البلطيق.
وقد عمل استغلال الطاقة المتجددة وعلى الأخص من طاقة الرياح على خفض نسبة 26% من كمية ثاني أكسيد الكربون على مستوى العالم ، وهذا يتمشى مع متطلبات مؤتمر كيوتو بروتوكول كيوتو لحماية البيئة .
أسس العمل
تعتمد عمل توربينات الرياح على تحويل طاقة حركة الهواء إلى حركة ميكانيكية وانتاج الكهرباء منها . تتناسب القدرة الكهربائية الناتجة مع مكعب السرعة . لذلك فإن أي تغير في سرعة الرياح يؤدي إلى تغير ملحوظ في والقدرة الكهربائية الناتجة.
E=1/2 mv^2= 1/2 (Avtƒ)v^2= 1/2Atƒv^3
حيث (E) هي الطاقة، (ƒ) هي كثافة الهواء، (A) هي المساحة العمودية على اتجاه الرياح، (v) هي سرعة الرياح.
الزعنفات
المكونات الرئيسية لزعنفة الرياح هي المروحة وتتكون عادة من 3 شفرات يحملها برج عالي و مولد كهربائي . فعندما تمر الرياح على الشفرات تجعل المروحة تدور ، وهذه تدير المولد الكهربائي فينتج تيارا كهربائي (مثلما يولد دينامو الدراجة كهرباء للإضاءة). كما جهزت تلك المراوح بأجهزة لتوجيه دوران الشفرات ، وقياس سرعة الرياح .
تعتمد كمية الطاقة المنتجة من المروحة على تصميمها كما تعتمد على سرعة الرياح . لذلك تنصب المراوح التي تستخدم لتشغيل المصانع أو للإنارة فوق أبراج عالية ؛ لأن سرعة الرياح تزداد مع الارتفاع عن سطح الأرض . ويتم إنشاء أبراج المراوح بأعداد كبيرة على مساحات واسعة من الأرض تسمى حقول لإنتاج الكهرباء.
تنتج الولايات المتحدة وحدها سنويًّا حولي 3 مليار كيلواط ساعي (تلك الكمية تكفي لسد احتياجات مليون شخص من الكهرباء). وذلك من حقول الرياح الموجود معظمها في كاليفورنيا. عادة يتم تخزين الكهرباء الزائدة عن الاستخدام في بطاريات ، تستخدم الكهرباء المخزونة فيها أثناء أوقات تقل فيها الرياح . فإن مستخدمي طاقة الرياح يجب أن يكون لديهم مولدًا احتياطيًّا يعمل بالديزل أو بالطاقة الشمسية لاستخدامه في تلك الأوقات. المكان الأفضل لإنشاء التوربينات ( حقل رياح) يجب ألا يقل متوسط سرعة الرياح فيه عن 12 ميل في الساعة.
وغير إنتاج الطاقة الكهربية فإن توربينات الرياح يمكنها إنتاج طاقة ميكانيكية تستخدم في عدد كبير من التطبيقات، مثل ضخ المياه، الري، تجفيف الحبوب وتسخين المياه.
مميزاتها وعيوبها : طاقة الرياح طاقة متجددة محلية ولا ينتج عنها غازات تسبب انحباس حراري (ظاهرة البيت الزجاجي) أو ملوثات ، مثل ثاني أكسيد الكربون أو أكسيد النتريك أو الميثان، وبالتالي فإن تأثيرها الضار بالبيئة طفيف.
95% من الأراضي المستخدمة كحقول للرياح يمكن استخدامها في أغراض أخرى مثل الزراعة أو الرعي، كما يمكن وضع التوربينات فوق المباني.
أظهرت دراسة حديثة أن كل مليار كيلو وات في الساعة من إنتاج طاقة الرياح السنوي يوفر من 440 إلى 460 فرصة عمل.
التأثير البصري لدوران التوربينات والضوضاء الصادرة عنها قد تزعج الأشخاص القاطنين بجوار حقول الرياح، ولتقليل هذه التأثيرات يفضل إنشاء حقول الرياح في مناطق بعيدة عن المناطق السكنية. تتسبب التوربينات العملاقة أحيانًا في قتل بعض الطيور خاصة أثناء فترات هجرتهم، ويتم حاليًا دراسة تأثيرها على انقراض بعض أنواع الطيور، ولكن النتائج المبدئية تشير إلى أن التوربينات ليس لها هذا التأثير الشديد.
وأخيرًا يمكن القول: إن طاقة الرياح من الطاقات التي يمكن استخدامها بسهولة في عالمنا العربي لتقليل نسب التلوث التي بدأت تتزايد، ورغم أن الفكرة بدأ تطبيقها فعلاً في بعض الدول العربية إلا أن المطلوب نشر التجربة في باقي الدول.
