دليل طاقة الرياح -2- توليد الطاقة الكهربائية للبيت بإستخدام طاقة الرياح -مثال عملي-

تعتبر طاقة الرياح من ناحية تظرية نوعًا من أنواع الطاقة الشمسية. قد تندهش من هذا , لكن عندما تنظر إلى الحقائق ، يبدو الأمر منطقيًا نوعًا ما. حيث أن الشمس تعمل على تسخين الغلاف الجوي بشكل غير متساو ، بسبب عدم انتظام سطح الأرض بالاضافة الى وضع دوران الأرض. تعمل هذه العناصر معًا لتكوين الرياح.

طاقة الرياح هي مصدر للطاقة الحركية ، وهي حرفياً طاقة الحركة. تأخذ توربينات الرياح هذه الطاقة الحركية للرياح وتحولها إلى طاقة ميكانيكية أو طاقة كهربائية عبر مولد. حيث يعمل التوربين على تحويل طاقة الرياح إلى كهرباء باستخدام القوة الديناميكية الهوائية التي تخلقها الشفرات الدوارة. تعمل هذه الأشياء بشكل مشابه لأشياء أخرى تشبهها – مراوح الطائرات والمروحيات. بينما تتدفق الرياح عبر هذه الشفرات ، ينخفض ​​ضغط الهواء على جانب واحد من الشفرة ، مما يخلق ضغطًا مختلفًا عبر الاثنين مما يؤدي إلى السحب والرفع . فعندما يتم توصيل الدوارات بمولد تعمل الرياح على تسريع الدوران وتحويل القوة الديناميكية الهوائية إلى دوران مكونات المولد ، مما يؤدي بعد ذلك إلى توليد الكهرباء القابلة للاستخدام.

لكن قد يواجهنا السؤال التالي هل يعتبر إستعمال طاقة الرياح لتوليد الكهرباء للمنزل مربح ومجدي بالفعل؟ مثل مصادر الطاقة البديلة الأخرى كالطاقة الشمسية؟

لدينا جميعًا احتياجات مختلفة واستخدامات مختلفة للطاقة ، لذا قد يكون من الصعب بعض الشيء الإجابة بشكل دقيق. لذا ، دعنا نلقي نظرة على الظروف والأماكن التي يمكن من خلالها توليد و إستخدام الطاقة ، ونستخلص ما يفيدنا لاحتياجاتنا الشخصية.

وفقًا لمقال متخصص في طاقة الرياح ، فأنت بحاجة إلى فدان على الأقل من الأرض لتوربينات الرياح لتوفر لك الطاقة الكافية. في حين أنني  أميل بعض الشيء إلى التوافق مع ما تم طرحة في المقال ، فقد رأيت بعض الأدلة على أن التوربينات الصغيرة مفيدة لخصائص أصغر. إن الأمر يعتمد في الغالب على القوة الكهربائية وراء التوربينات ، وما تحاول تشغيله ، والحجم الفعلي للتوربين نفسه. في الصورة أدنا يوضح لنا حجم كل توربين بناءا على طاقة توليده.

بالنسبة إلى التوربينات الكبيرة ، فأنت بالتأكيد بحاجة إلى مساحة أكبر –  و  هذا ما كانت تتحدث عنه المقالة التي أشرت إليها أعلاه. لذلك ، كلما زادت المساحة المفتوحة التي يوجد بها التوربين ، زادت سرعة الرياح المنتجة ، مما يعني مستويات أعلى من الطاقة. أما بالنسبة للإحتياجات الشخصية كمنزل مكون من ثلاث غرف فتوربين ذو قطر مترين يفي بالغرض في الاماكن المفتوحة و التي يكون فيها هبوب الرياح بشكل معقول. بالنسبة للتكلفة المالية سننشر مقال لاحقا نوضح فيه مقارنة بين الطاقة الشمسية و طاقة الرياح.

 

ماذا يحدث عندما تتوقف الرياح عن هبوبها؟

 

بالنسبة لأولئك الذين يعيشون في مناطق منخفضة الرياح ، فإن قلة الرياح في بعض الأحيان هي بالتأكيد أحد الأسباب الرئيسية التي يوصى بها أيضًا لإستخدام الطاقة الشمسية كمصدر إضافي لطاقة المنزل. بالطبع ، حتى في مناطق الرياح العاتية ، أيضا يوجد هناك أيام تكون فيها الرياح نوعا ما منعدمه ، وهذا يمكن أن يسبب مشاكل إذا كنت في بيئة حارة أو بيئة باردة عندما تعتمد على الكهرباء للتحكم في درجات حرارة منزلك. لكن إذا تم الإعداد و عمل الحسابات الدقيقة بشكل صحيح ، يمكنك تخزين الطاقة من طاقة الرياح والطاقة الشمسية في مولدات وبطاريات مصممة لتخزين الطاقة. يمكن ربطها بالنظام الكهربائي لمنزلك لتشغيل الأشياء عندما تنقطع الرياح عن الهبوب و حين غروب الشمس .

 

مثال على توليد الطاقة من الرياح ومتطلباتها

إذن ، ما هو مقدار الطاقة التي تنتجها توربينات الرياح ، وما نوع التوربين الذي يحتاجه منزلنا؟ تعتمد الاجابة على هذا السؤال على عدد من العوامل. مثلا ، ما الذي تخطط لتشغيله بالكهرباء التي تنتجها توربينات الرياح؟ فمثلا تتطلب الثلاجة كمية طاقة مختلفة عن الكمبيوتر المحمول .

في البداية نقوم بحساب كمية الطاقة التي نحتاجها من خلال البحث عن مخطط القوة الكهربائية للاجهزة الكهربائية التي نريد تشغيلها. أدناه أمثلة لإستهلاك مجموعة من الأجهزة الكهربائية لمنزل ما

مودم: 7 وات                                  – 24 ساعة يوميا
كمبيوتر محمول -لابتوب-: 25-100 وات – 12 ساعة يوميا
شاحن تلفون: 8 وات                        – 6 ساعات يوميا
طبق ستالايت: 30 وات                     – 12 ساعة يوميا
تلفزيون ال سي دي : 150 وات          – 8 ساعات يوميا
لمبة LED ( 40 وات): 10 وات -5 لمبات- 6 ساعات يوميا
شاشة ال سي دي : 100 وات           – 6 ساعات يوميا
آلة صنع القهوة: 1000 وات                 – ساعة يوميا
الثلاجة (16 قدم مكعب): 1100 وات     – 24 ساعة يوميا

كمية الطاقة اللازمة التي نحتاجها يوميا من خلال الاجهزة اعلاه تقريبا يساوي 30.3 كيلو وات ساعة يوميا. 11.065 ميجاوات لمدة سنة . إذن نقترح في مثل هذه الحالة أننا سنحتاج الى توربين ذو قدرة تساوي 1500 وات.

ثانيا بإستخدام المعادلات في المقالة الاولى دليل طاقة الرياح -1- حساب طاقة توربينات الرياح  نحسب الطاقة المولدة من هذا التوربين في المنطقة ذو سرعة رياح تساوي 12 متر / ثانية. و ذو كثافة هواء تساوي 1.23 كجم / م 3.

Wind Turbine 1.5 kWatt

طول شفرة التوربين = 1 م
سرعة الرياح = 12 م / ثانية
كثافة الهواء = 1.23 كجم / م 3
معامل تحويل الطاقة =  0.4
بإدخال قيمة طول الشفرة كقطر المنطقة الممسوحة في المعادلة (6) لدينا:

A = Pi*1*1=3.14 m2

يمكننا بعد ذلك حساب الطاقة المحولة من الرياح إلى طاقة دورانية في التوربين باستخدام المعادلة (5):

P=0.5×1.23×3.14x12x12x12x0.4= 1.335 kWatt= 32.034 kWatt per day =11.69 MWatt per year

بعد تحديد قدرة التوربين نختار المحول -الإنفرتر – المناسب. في مثل هذه الحالة يجب إختيار محول -إنفرتر- ذو قدرة أكبر من 1500 وات. لذلك نختار إنفرتر 1600 وات و جهد 48 فولت. بالإضافة إلى الإنفرتر , سنحتاج إلى بطاريات , و وحدة التحكم في الشحن , و أيضا نظام فرملة توربينات الرياح.

بالنسبة لإخنتيار البطارية سنعتبر أن هناك يومين من دون رياح إذن سنحتاج إلى قدرة كهربائية تساوي 30300 وات * 2 أيام  (60600  وات) ثم نضرب الناتج هذا في 1.5 – نسبة الفقد في النظام – نحصل على 90900 وات ساعة (حاجة البيت من الطاقة الكهربائية لمدة يومين بالاخذ بعين الإعتبار الفقد في النظام ).

يمكننا حساب الحد الأدنى لسعة البطارية AH بأخذ الوات-ساعة اليومية و ضربها في الفقد بالاضافة إلى عدد الأيام التي لا تكون فيها الرياح متوفرة كما في اشرنا سابقا. أيضا يحبذ أن يكون عمق تفريغ البطارية يساوي 50٪ لذا يجب ضرب الناتج السابق في 2. لذلك الناتج يساوي 181800 وات ساعة. و من هذا نستنتج أن سعة البطاريات اللازمة لهذا النظام يساوي

AH 3787.5 = 181800 WH/48V

سنحتاج إذن 10 بطاريات ذو جهد 48 فولت و 400  AH.

أتنمنى أن تكون المقالة أفادتكم

 

 

Share on facebook
فاسبوك
Share on twitter
تويتر
Share on linkedin
لينكد إن
Share on whatsapp
واتساب

اترك تعليقاً

المشاركات الاخيرة

أحدث التعليقات

أفحص بحثك بالمجان

رفع الملف