كيف تعمل العنفات الريحية How Wind Turbines Works

كيف تعمل العنفات الريحية

سأقوم بشرح مبسط لمبدأ عمل العنفات الريحية لغير المختصين واقتداءً بمجموعة الكتب الشهيرة لنسمي هذا المقال Wind Turbines for Dummies !!.

إن المبدأ الأساسي للعنفات الريحية هو تحويل طاقة الرياح إلى طاقة ميكانيكية ومن ثم استخدام هذه الطاقة الميكانيكية على حالها أو تحويلها إلى طاقة كهربائية.

الشكل التالي يوضح أقسام العنفة الريحية وهو الخطوة الأساسية في فهم مبدأ عمل العنفات الريحية :

الأجزاء :

1. الشفرات : وهي الجزء الأساسي في امتصاص طاقة الرياح وتمتلك تصميم ايروديناميكي دقيق جداً وفي بداية تصميم العنفات كان مصممو الشفرات هم عبارة عن مصممو أجنحة الطائرات وبتطور العلوم أصبحت هناك تخصصات تدرس تصميم شفرات العنفات الريحية بشكل خاص.

2. الدائر : وهو عبارة عن القطعة الواصلة الحاملة للشفرات "وتسمى عادةً الصرة" مضافاً إليها الشفرات.

3. زاوية ميلان الشفرات : وهي زاوية تميل بها الشفرات وذلك للتحكم بطاقة الرياح الممتصة من قبل العنفة وتدخل هذه الزاوية بحسابات دقيقة ومعقدة جداً لا يمكن للإنسان التحكم بها وإنما يضع المصمم طريقة عملها ويترك للنظام الآلي التحكم بها بعيداً عن تدخل الإنسان وعادة ما ترتبط هذه الزاوية عن طريق تغذية خلفية من حساسات تشير إلى سرعة الرياح الحالية.

4. المكابح : وهو نظام كبح العنفة الريحية وهو جزء أساسي لا يمكن الاستغناء عنه بأي شكل من الأشكال حيث يتدخل هذا ليوقف دوران العنفة عند سرعات محددة من الرياح والتي لا يمكن للعنفة العمل عندها وعادة ما تحددها الشركة الصانعة ولكنها عادة تكون بحوالي 25 متر بالثانية.

عند الحديث عن المكابح لا بد من الإشارة أن نظام الكبح هو نظام هام جداً وخطر جداً وإن أي تعطل لنظام الكبح قد يؤدي إلى نتائج كارثية على حياة البشر أولاً وعلى العنفة الريحية حيث من الممكن أن تتطاير أجزاء العنفة الريحية بحال ازدادت سرعة الرياح إلى رياح عاصفة ولم تتوقف العنفة عن الدوران.

5. محور الدوران المنخفض السرعة : وهو عبارة عن المحور الموصول بشكل مباشر مع الدائر ويكون ذو سرعة منخفضة فهو يدور بنفس سرعة الهواء دون زيادة أو نقصان.

6. علبة السرعة : وهي عبارة عن مسننين مختلفين في القطر وذلك لزيادة السرعة على دخل المولد الكهربائي. من الجدير بالذكر هنا أن علبة السرعة المذكورة هي أبسط أشكال علب السرعة والتي لا تستخدم في العنفات الريحية عالية التقنية التي تصنع حالياً فبالنسبة للعلب السرعة المنتجة حالياً فقد تتكون من عدد من التروس التي تعشّق بشكل آلي حسب سرعة الرياح لتحافظ على سرعة معينة على دخل المولد الكهربائي وحتى أنه في بعض العنفات الريحية يتم الاستغناء عن علبة السرعة وذلك بإدخال أنظمة تحكم وقيادة تتعلق بالمولد وهي معقدة إلى حد ما ولن نخوض بها.

7. المولد الكهربائي : وهو عبارة عن وسيلة لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية وتختلف المولدات المستخدمة في العنفات الريحية حيث تستخدم مولدات التيار المستمر وذلك باستطاعات صغيرة وتستخدم المولدات التزامنية والمولدات التحريضية في الاستطاعات الكبيرة.

8. المتحكم : في الشكل المرفق تم تمثيل المتحكم بشكل مبسط ، حيث يعطي المتحكم أوامر الكبح والإقلاع وتغيير اتجاه العنفة والإنذار وغيرها ولكن في الواقع العملي فإن المتحكم هو عبارة عن نظام تحكمي ضخم جداً يحوي على عدد كبير من الحساسات المرتبطة بجملة من المعالجات التي تتحكم بمتغيرات العنفة من اتجاه وكبح وإقلاع وغيرها.

9. مقياس سرعة الرياح : وهو مقياس يحدد سرعة الرياح الحالية.

10. حساس اتجاه الرياح : عبارة عن حساس يتحسس لاتجاه الرياح.

11. القمرة : وهي تحوي على علبة السرعة ، المولد ، الحساسات وغيرها ويمكن تعريفها على أنها الحجرة الواقعة في أعلى البرج.

12. محور الدوران ذو السرعة العالية : تحدثنا عن المحور ذو السرعة البطيئة وهو عبارة عن دخل علبة السرعة وبالتالي يكون خرج علبة السرعة عبارة عن محور السرعة العالية والذي يكون بدوره دخل للمولد وبسرعة مناسبة.

13. مسنن الاتجاه : وهو عبارة عن مسنن يتحكم باتجاه القمرة وذلك لجعل العنقة تمتص أكبر استطاعة ممكنة من الهواء.

14. محرك الاتجاه : وهو المحرك الذي يقود مسنن الاتجاه.

15. البرج : وهو الاسطوانة الحاملة لكافة الأجزاء السابقة والذي يتم تثبيته على الأرض بقاعدة إسمنتية ضخمة بحالة العنفات المنشأة على اليابسة.

إن ما ذكرناه سابقاً هو عبارة عن نوع واحد من العنفات وهي العنفات ذات المحور الأفقي وسميت بذلك لأن محور الدوران له وضعية أفقية ولكن هذا النوع هو الأكثر انتشاراً في العالم وهو النوع الذي أثبت فعالية وجدارة في إنتاج الطاقة الكهربائية.

إن كل ما ذكر سابقاً هو عبارة عن مقدمة عن العنفات الريحية وسأقوم إن شاء الله بإلحاق ما سبق بتفصيل أكبر في المرات القادمة.

Abdullah Bathish

Renewable Energy Engineering

abdbathish@hotmail.com

زائر

أحلى عبوود والله مواضييعك كلها تحفة
يسلمن حبيب
خليك دوما مبدع

موضوع: شكراً الجمعة ديسمبر 17, 2010 8:20 pm

شكراً على الرد وأنا فعلاً مسرور بالتفاعل

» أكبر عنفة ريحية بالعالم World's Largest Wind Turbine
» نجاح أول تجربة لتحليق طائرة تعمل بالطاقة الشمسية