ما هي طاقة الرياح؟

فهم مزايا وعيوب طاقة الرياح في البرازيل

طاقة الرياح

صورة كلاشينكوفا نموذجية على Unsplash

طاقة الرياح هي الطاقة المنتجة من الطاقة الحركية للرياح (الكتل الهوائية المتحركة) والتدفئة الكهرومغناطيسية للشمس (الطاقة الشمسية) ، والتي تعمل معًا على تحريك شفرات الالتقاط.

عادة ما يتم تحويل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة ميكانيكية بواسطة طواحين الهواء والدواليب ، أو إلى طاقة كهربائية عن طريق توربينات الرياح (أو توربينات الرياح).

يعود تطبيق طاقة الرياح في الأعمال الميكانيكية بواسطة طواحين الهواء والدواليب ، مثل طحن الحبوب وضخ المياه ، إلى أصل استخدام البشرية لمصدر الطاقة هذا ، والذي أصبح يعتبر فقط بديلاً للطاقة. جيل من أزمة النفط في السبعينيات.

كيف تعمل طاقة الرياح

يتم إنتاج الطاقة الحركية للرياح عندما تخلق طبقات الهواء المسخنة تدرجات ضغط متفاوتة في الكتل الهوائية.

تعمل توربينات الرياح على تحويل هذه الطاقة الحركية إلى طاقة ميكانيكية من خلال الحركة الدوارة للشفرات ، ومن خلال مولد ، يتم توليد طاقة كهربائية.

تتكون توربينات الرياح من:

  • مقياس شدة الريح: يقيس شدة وسرعة الرياح. يعمل في المتوسط ​​كل عشر دقائق ؛
  • Windsock (مستشعر الاتجاه): يستشعر اتجاه الرياح. يجب أن يكون اتجاه الرياح دائمًا عموديًا على البرج لتحقيق أقصى استخدام ؛
  • الشفرات: تلتقط الرياح وتحول قوتها إلى مركز الدوار ؛
  • المولد: العنصر الذي يحول الطاقة الميكانيكية للعمود إلى طاقة كهربائية ؛
  • آليات التحكم: تكييف القدرة المقدرة مع سرعة الرياح التي تحدث بشكل متكرر خلال فترة معينة ؛
  • صندوق الضرب (ناقل الحركة): مسؤول عن نقل الطاقة الميكانيكية من عمود الدوران إلى عمود المولد ؛
  • الدوار: مجموعة متصلة بعمود ينقل دوران الشفرات إلى المولد ؛
  • Nacele: مقصورة مثبتة في الجزء العلوي من البرج ، وتتألف من: علبة التروس ، والمكابح ، والقابض ، والمحامل ، والتحكم الإلكتروني والنظام الهيدروليكي ؛
  • البرج: عنصر يدعم الدوار والكنيسة على ارتفاع مناسب للتشغيل. البرج عنصر مكلف للنظام.

مزايا وعيوب طاقة الرياح

الميزة الرئيسية لطاقة الرياح هي أنها مصدر طاقة متجدد و "نظيف" ، حيث لا تنبعث منها غازات الدفيئة التي تساهم في الاحتباس الحراري ، ولا تنتج نفايات عند توليد الكهرباء.

  • ما هي غازات الاحتباس الحراري

بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر مصدر طاقة الرياح لا ينضب ولا توجد تكاليف مرتبطة بالحصول على مادة خام ، على عكس ما يحدث أيضًا مع الوقود الأحفوري.

تكاليف النشر منخفضة نسبيًا. الحاجة إلى الصيانة منخفضة ويتم إنشاء فرص عمل جديدة في المناطق التي تتلقى عادة القليل من الاستثمار.

هناك انتقاد شائع جدًا لطاقة الرياح مرتبط بتقطعها. تعتمد طاقة الرياح على حدوث الرياح بكثافة وسرعة مثالية ، وتخضع هذه المعلمات لتغيرات سنوية وموسمية.

لذلك ، لكي تُعتبر طاقة الرياح قابلة للاستخدام من الناحية الفنية ، يجب نشر محطة طاقة الرياح (أو مزرعة الرياح) في مكان تكون فيه كثافة كتلة الهواء أكبر من أو تساوي 500 واط لكل متر مربع (W / م²) على ارتفاع 50 مترًا ، وتكون سرعة الرياح من سبعة إلى ثمانية أمتار في الثانية (م / ث).

ومع ذلك ، لا يمكن أن يعتمد إنشاء مزرعة الرياح فقط على تلبية العوامل الفنية المتعلقة بتوافر الرياح. يتطلب الإجراء أيضًا إجراء دراسات الأثر البيئي (EIA) وتقرير الأثر البيئي (RIMA) ، والتي تعمل على تحديد أفضل موقع ليس فقط من وجهة نظر استراتيجية ، ولكن أيضًا من الناحية الاجتماعية والبيئية.

مزارع الرياح (أو مزارع الرياح) عبارة عن مساحات يوجد فيها ما لا يقل عن خمسة توربينات رياح (مولدات هوائية) يمكنها إنتاج الكهرباء. يتسبب تركيز توربينات الرياح في نفس الموقع في سلسلة من العوامل الخارجية السلبية.

أحد الآثار البيئية السلبية على الطيور. عندما تطير بالقرب من التوربينات ، تصطدم العديد من الطيور بالشفرات وتعاني من إصابات خطيرة وحتى تموت. يمكن أن يؤثر تنفيذ مزارع الرياح على التغيرات في مسارات تدفقات الطيور المهاجرة.

علاوة على ذلك ، يمكن لمزارع الرياح أيضًا أن تؤثر سلبًا على النظام البيئي المحلي والسكان البشريين المحيطين به بسبب الضوضاء العالية التي تنتجها التوربينات عند التشغيل. يعتبر التلوث الضوضائي مشكلة صحية عامة ، حيث يرتبط بزيادة التوتر والعدوانية والاضطرابات النفسية ، من بين تأثيرات أخرى على الصحة. يمكن أن تتسبب الضوضاء أيضًا في إبعاد الحيوانات ، مما يؤثر على النظام البيئي المحلي.

يمكن أن يتأثر المجتمع المحيط بالتلوث البصري. يتسبب إنشاء مزارع الرياح في حدوث تغييرات كبيرة في المناظر الطبيعية.

التأثير الآخر المتعلق بالتوربينات هو التداخل الذي تسببه في رادارات الأرصاد الجوية. تُستخدم هذه الرادارات للتنبؤ بحجم المطر وخطر البَرَد وأفعال الطقس الأخرى. لتتمكن من أداء مثل هذه الأنشطة ، يجب أن تكون معدات حساسة للغاية. هذه الحساسية تجعلهم عرضة للتدخل الخارجي. يمكن أن تؤثر توربينات الرياح المفردة التي تعمل في منطقة قريبة من رادار الطقس على توقعاتك. نظرًا لأن الرادارات هي أدوات مهمة في منع الأحداث الحرجة في فترات الأمطار ، ويستخدمها الدفاع المدني في اتخاذ إجراءات الطوارئ ، فقد تم تحديد مسافات دنيا يجب الوفاء بها بين الرادارات وتوربينات الرياح.

وفقًا لتقرير وزارة العلوم والتكنولوجيا والابتكار ، يجب عدم تركيب توربينات الرياح على مسافة تقل عن 5 كم من رادار النطاق C (التردد بين 4 جيجاهرتز و 8 جيجاهرتز) و 10 كم من النطاق S (التردد بين 2 جيجاهرتز و 4 جيجاهرتز). عند التعامل مع تنفيذ مزارع الرياح ، فإن المسافات التي يجب أخذها في الاعتبار هي 20 كم و 30 كم لكل نوع من أنواع الرادار على التوالي.

على الرغم من أن طاقة الرياح لا تنتج نفايات أثناء توليد الكهرباء ، إلا أنه يجب ملاحظة أن هناك نفايات من عملية تصنيع شفرات التوربينات ، والتي عادة ما تكون مصنوعة من الألياف الزجاجية. الألياف الزجاجية نفسها ليست سامة ، ومع ذلك ، يمكن أن تكون المواد المضافة المستخدمة لتعزيز المادة مثل راتنجات الايبوكسي. راتنجات الايبوكسي مصنوعة من مواد ضارة مثل بيسفينول.

  • تعرف على أنواع البيسفينول ومخاطرها

يبلغ متوسط ​​عمر المجرفة 20 عامًا ولا توجد حتى الآن تقنية تجعل إعادة تدوير المجارف مجدية اقتصاديًا نظرًا للتعقيد العالي للمواد التي صنعت منها.

قابلية تطبيق طاقة الرياح

وفقًا لتقرير الوكالة الوطنية للطاقة الكهربائية (Aneel) ، فإن 13 ٪ فقط من سطح الأرض في العالم مناسب لهذا العامل ، مما يفرض بالفعل قيودًا على قابلية تطبيقه في معظم المناطق.

طاقة الرياح في البرازيل

في حالة البرازيل ، أكثر من 71 ألف كيلومتر مربع من الأراضي الوطنية تزيد سرعتها عن 7 م / ث على ارتفاع 50 م. ستوفر هذه الإمكانية للبلاد ما يعادل 272 تيراواط في الساعة سنويًا (تيراواط ساعة / سنة) ، وهو ما يمثل حوالي 64 ٪ من الاستهلاك الوطني للكهرباء ، والذي يبلغ حوالي 424 تيراواط / سنة. تتركز هذه الإمكانات بشكل أساسي في المنطقة الشمالية الشرقية من البلاد ، تليها المنطقة الجنوبية ، كما يتضح من أطلس إمكانات الرياح البرازيلية.

طاقة الرياح هي بديل لتنويع مصفوفة الكهرباء في البلاد وبالتالي زيادة الأمن في هذا القطاع. من المثير للاهتمام أنه نظرًا للطلب المتزايد على الكهرباء ، تظل الدولة على طريق التقنيات النظيفة بدلاً من اختيار المصادر غير المتجددة ، والتي تسبب تأثيرات اجتماعية وبيئية أكثر عدوانية.

بديل لتأثيرات الضوضاء والتلوث البصري هو تركيب مزارع الرياح البحرية، أي في البحر. علاوة على ذلك ، يمكن تحقيق التقدم التكنولوجي من أجل تقليل التأثيرات الأخرى ، مثل تطوير التوربينات الأقل ضررًا للطيور.