الطاقة المجانية والنقية (الكهرباء من محركات الرياح) – د. عماد ناجي الشافعي*

البيئة النظيفة والصحية لهأ تأثير عميق في خفض درجة الحرارة للكرة الأرضية والتقليل من ظاهرة الاحتباس الحراري وتساهم في تقليل تلوث الجو من الأدخنة الهائلة المنبعثة من المحركات التي تجوب المدن و المصانع بشتى أشكالها. وقد تلاحظ في أيام العطل والجُمعات ، عندما تقل الحركة في الطرقات بحكم العادات الاجتماعية المحلية ، وتتوقف المصانع والورش والمحركات عن العمل ، فيمكنك أن تلاحظ صفاء الافق وزرقة السماء في هذا اليوم ، وتتمتع بالهواء النقي ويتمنى المرء أن يرى هذه الاجواء الصحية للاطفال و كبار السن على الدوام. فلماذا لا نسعى الى سبل تقليل درجة حرارة الارض و التلوث البيئي لإرجاع الحياة الصحية والنقية الى اجواءنا بأستخدام الطاقة المجانية والبديلة من اشعة الشمس و طاقة الرياح.

الطبيعة هبة من الله ، مَنَّ بها على الإنسان وسخرها له ليستفيد من طاقاتها. فلتكن الطاقة النظيفة هدفا ضروريا لجميع البلديات والمؤسسات الخاصة والأفراد للمساهمة بتقليل درجة حرارة الارض والاستفادة من الطبيعة لتوليد الطاقة البديلة والنقية المجانية كاستغلال الرياح واشعة الشمس لتحويلها الى طاقة كهربائية وتخزينها بدون استخدام المولدات والمحركات ذات الوقود الأحفوري (الديزل) في الورش الصناعية أو مضخات المياة والتكييف في المزارع أو محركات الصيد في البحر أو نحوه.

الاستفادة من الطاقة الحركية للرياح وتحويلها الى طاقة كهربائية لها تأثير ايجابي في بعض اوقات السنة لإنتاج الكهرباء. تم دراسة الرياح التى تسير في منطقة الدمام والشرقية عام 2019م وتبين أن سرعة الرياح على مدار العام تتراوح بين 5 كلم/س الى 25 كلم/س. الجدير بالذكر أن أدنى سرعة مطلوبة هي 4 كلم/س لتسيير محركات الرياح الصغيرة والمتوسطة لتوليد الكهرباء الخاصة للورش الصغيرة والمتوسطة في Hرجاء المدن والقرى. فمعدل سرعة الرياح في مدينة الدمام والمنطقة الشرقية هي 15 كلم/س، وهي سرعة جيدة لتشغيل محركات طاقة الرياح المجانية متوسطة الحجم لإنتاج الكهرباء بطريقة أوسع لخفض التلوث والحرارة في الجو، مما يساهم في تخفيض تكاليف فاتورة الكهرباء و تقليل الاعتماد على مولدات الكهرباء المعتمدة على حرق الوقود.

 

أنواع محركات طاقة الرياح:

يوجد نوعين من المحركات التي تستخدم لتوليد الطاقة الحركية للرياح وتحويلها إلى كهرباء وهما محرك الرياح الافقي ومحرك الرياح العمودي. محرك الرياح الافقي وهو الأكثر كفاءة لتوليد الطاقة الكهربائية والذي يستخدم فيما يسمى (بالطواحين الهوائية). تختلف المحركات في أحجامها، فهناك الأحجام الصغيرة والمتوسطة والضخمة، وتحتوي على عدة شفرات (ريش) من ثلاثة الى تسعة.

تستطيع مولدات الطاقة الصغيرة والمتوسطة توليد طاقة كهربائية من 500 واط الى 40 كيلو واط للمحرك الواحد. وهذه المحركات لديها الإمكانية لتشغيل الكهرباء ذات الـ 220 او 360 او 500 فولت. تتفاوت أوزان المحركات الصغيرة والثقيلة من 75 كيلوغرام الى 1200 كيلوغرام. فالمحركات الثقيلة يتطلب تثبيتها بأعمدة فوق الأرض. وعلى النقيض، يمكن تحميل المحركات الصغيرة على الاسقف أو الأعمدة الصغيرة. فالمحركات الصغيرة تتكون فقط من ثلاثة شفرات (ريش) التي يمكن أن تدور تلقائياً باتجاه هبوب الرياح.  أما المولد الكهربائي وهو الأثقل وزناً تكمن أهميته بتحويل الطاقة الحركية الى طاقة كهربائية.

توجد طرق عديدة للإستفادة من هذه الطاقة المجانية بطرق أكثر فعالية واقتصادية. حيث يبلغ تكلفة تجهيز المنشآت بالتحديثات للطاقة الجديدة تتراوح ما بين 15,000 الى 100,000 ريال بما في ذلك التوصيلات الكهربائية والمحول الكهربائي والبطاريات لتخزين الطاقة ومولدات الرياح للطاقة. نأخذ على سبيل المثال محركات الرياح بحجم 20 كيلو واط، و التي لديها القابلية لتشغيل اكثر من 10 (أو 20) مكيف زراعي حديث و محركات ضخ المياه والإنارة وهذا في مقابل تكلفة فاتورة وقود الديزل بين 20 الى 50 الف ريال سنوياً في حالة استخدام المولدات المكلفة. فهذه المحركات تولد الكهرباء مجاناً وتشحن البطاريات للتشغيل المستمر للثلاجات والمكيفات الحديثة بإستخدام المحول الكهربائي – عاكس كهربائي – (inverter) لتحويل الطاقة من التيار المستمر (DC Current) إلى التيار المتردد (AC Current). هذه المحركات لها فائدة في شحن البطاريات في المصانع والورش واستغلال المخزون في  تشغيل المعدات والآلات الحديثة.

أما محرك الرياح العمودي، فهو سهل التصنيع والتركيب مقارنة بمحرك الرياح الافقي. نظرياً، محرك الرياح العمودي اكثر توليد من الأفقي، ولكن من خلال الاختبارات العملية ففعالية توليده للطاقة لا تنافس محركات الرياح الافقية. فهذه المحركات العمودية تم تصميمها بأحجام صغيرة ومتوسطة لكي تكون سهلة التركيب على أسطح الورش والجدران وتحتاج الى سرعة رياح اكثر من 5 كلم/س. أما الطاقة المولدة فتتراوح من 500 واط الى 5 كيلو واط وهي طاقة رياح مجانية مهمه لملئ البطاريات الخاصة للورش و المنازل و المزارع و كذلك بطاريات السيارات.

أنواع محركات الرياح العمودية

وعليه فان الطاقة المتجددة والمجانية من الرياح و اشعة الشمس سوف تساهم بشكل ايجابي في المستقبل، بما في ذلك تنمية الاراضي الزراعية القاحلة والصحراوية من توفير سلات الغذاء المهمه للمجتمعات. وكذلك سوف تساهم في المستقبل في تشغيل محطات تحلية المياه المالحة الصغيرة وضخها ونقل المياه من تحت الأرض الى الخزانات. أضف الى ذلك، استخدام الطاقة المجانية سوف يكون مصدر مهم جداً لتزويد الكهرباء الى بطاريات الشحن للسيارات الكهربائية والتى سوف تكون شائعة خلال السنوات القادمة.

*دكتوراه في الهندسة الكيميائية