تصميم عنفة الرياح
من ويكيبيديا، الموسوعة encyclopedia
تصميم عنفات الرياح[1] هو كيفية جعلها تبدو وتعمل بطريقة تساعدها على الحصول على الطاقة من الرياح. هذه العملية تشمل تحديد الشكل والتكوين الذي يسمح للعنفات بالتقاط أكبر قدر ممكن من الرياح وتحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام. الهدف من التصميم هو جعل هذه المروحة تلتقط أكبر قدر من الرياح وتستفيد منها، يتم تحقيق ذلك من خلال اختيار شكل وموقع شفرات العنفة وتحديد زواياها بطريقة تسمح لها بالتقاط الرياح بأقصى كفاءة ممكنة. مثل أجنحة الطائرة التي تتحرك مع الرياح وتستغل القوة الهوائية لتحريك الطائرة. تختلف تصميمات عنفات الرياح باختلاف الشركات المصنعة والمواقع والأهداف . [2]
لتوضيح المعنى المذكور، نقوم بتعريف التركيب المتكون من مجموعة من الأنظمة التي تعمل معًا لالتقاط طاقة الرياح وتحويلها إلى طاقة كهربائية يمكننا استخدامها. التركيب يشمل عدة أجزاء وأنظمة مهمة.
أولاً، لدينا نظام يسمى "العنفة" الذي يعمل على التقاط الرياح وتحويل حركتها إلى حركة دوران للعنفة.
ثم، هناك نظام يعمل على توجيه العنفة إلى الريح الذي يساعد في تحديد اتجاه الريح لضمان أن العنفة يعمل بأفضل طريقة ممكنة.
بعد ذلك، يوجد نظام يعمل على تحويل الدوران الميكانيكي إلى طاقة كهربائية وهذا يعني أنه يتم تحويل حركة الدوران التي ينتجها العنفة إلى طاقة كهربائية تستخدم لتشغيل الأجهزة الكهربائية.
أيضًا، لدينا أنظمة أخرى مهمة تشمل بدء وإيقاف العنفة والتحكم في سرعته وعمله.
في عام 1919، قام الفيزيائي الألماني ألبرت بيتز بعمل بحث حول آلة خيالية تستخدم لاستخلاص طاقة الرياح. اكتشف أنه وفقًا لقوانين الفيزياء الأساسية، لا يمكن الحصول على أكثر من 16/27 (59.3٪) من طاقة الرياح الحركية.
يمكن أن يكون الأمر مثل الحصول على نصيب من المجموع. لنفترض أن هناك 27 طاقة رياح، فلا يمكن لأي جهاز أن يستعمل أكثر من 16 طاقة. يعني هذا أنه حتى لو كانت هناك المزيد من طاقة الرياح، يجب أن يعمل العنفة على ضمان الحد الأقصى دون أن يستعمل جهدا زائدا دون فائدة.
وعلى الرغم من أن القانون يحدد هذا الحد الأقصى للاستفادة من طاقة الرياح بنسبة 59 بالمئة، إلا أن التصميمات الحديثة للعنفات الرياح تستطيع الاستفادة من 70 إلى 80٪ من هذا الحد أي بنسبة 41 الى 47 بالمئة من القدرة الإجمالية المفترضة الرياح على انتاج طاقة كهربائية . وهذه هي أفضل تخطيطات اليوم لجمع أكبر عدد ممكن من الطاقة النظرية للحركة الهوائية، حيث يمكن لبعض العنفات أن يجمعوا ما يقرب من 70 إلى 80٪ من الطاقة المتاحة من ما توقعته نظرية بيتز.
بالإضافة إلى الشفرات التي تدور بفعل الرياح، هناك أجزاء أخرى مهمة يجب مراعاتها في تصميم نظام طاقة الرياح. يشمل ذلك المحور الذي يسمح للعنفة بالدوران وأدوات التحكم التي تساعد في ضبط سرعة العنفة. بالإضافة إلى ذلك، يحتاج النظام إلى مولد كهربائي يحول الحركة الميكانيكية للعنفة إلى طاقة كهربائية. كما يجب أن يتم توفير هيكل داعم قوي وأساس متين لتثبيت العنفة. وأخيرًا، يجب أن يتم توصيل العنفات بشبكات الطاقة الكهربائية لتوزيع الطاقة الناتجة على المنازل والمباني والمصانع وغيرها.