تقرير علمي مصور عن الرياح

كيف تهب الرياح

الرياح و الضغط


بطائق علميه هل تعلم



التيارات النفاثة

حقائق عن الطقس




الرياح التجارية




حقائق مدهشة

كيف تعمل طاقة الرياح


طاقة الرياح
هي الطاقة التي تتشكّل نتيجة قوّة الرياح، وتُستخدم في تشغيل العديد من الأشياء، وتُصنّف بأنها واحدة من وسائل الطاقة المتجددة، أي التي لا تنفد، وتعتبر قليلة التكلفة؛ لذلك تَسعى العديد من الدول إلى الاستفادة منها كوسيلةٍ مساعدة على توفير الطاقة التشغيلية اللازمة للعديد من قطاعات العمل والمنازل.

يُعدّ الفراعنة في مصر أوّل من استخدموا طاقة الرياح في العالم، وذلك من أجل دفع المراكب الخاصّة بهم في الماء، ومن ثمّ استخدمها الصينيون لضخّ المياه عن طريق طواحين الهواء، وتعتبر الدنمارك من أكثر الدول استخداماً لطاقة الرياح؛ حيث تُغطّي حوالي 20% من موارد الطاقة الموجودة فيها، ممّا ساعد على تحسين إنتاجهم الكهربائي، وزيادة سرعته

كيف تعمل طاقة الرياح
تعتمد طاقة الرياح على آلية عمل محددة بناءً على مجموعةٍ من العوامل والظروف المحيطة بها، وهي:

الاعتماد على الشمس: تعمل الشمس على تسخين بعض المناطق على سطح الأرض، ممّا يؤدّي إلى رفع درجة حرارتها.
الهواء: يمتصّ جزءاً من درجة الحرارة المرتفعة التي نشرتها الشمس في المنطقة التي تعرّضت لها، ومن ثمّ يبدأ هذا الهواء بالارتفاع إلى طبقات الغلاف الجوي العُليا؛ وذلك لأنّ حجم الهواء الحار أخف من الهواء البارد، وتمتاز جزئياته بسرعة الحركة.
حدوث التيارات: تبدأ تيارات الهواء البارد بالاندفاع لسدّ الفراغات التي أحدثها الهواء الحار عند صعوده لطبقات أعلى، ممّا يؤدّي إلى تشكّل هبوب قوي للرياح، وهكذا تتكون طاقة الرياح.

إنتاج الكهرباء
تُعدّ الكهرباء من أكثر الأمور المفيدة التي قدّمتها طاقة الرياح؛ وذلك لأنها ساعدت على توفير كمية كبيرة من النفقات والتكاليف التي كانت تدفعها الدول مقابل الحصول على مولدات كهربائية، وإنشاء محطّاتٍ خاصة بالكهرباء، ويعتمد إنتاج الكهرباء بواسطة طاقة الرياح على مجموعة من الخطوات:

طواحين (مراوح) الهواء: توضع على ارتفاعات عالية جداً حتّى تصل إلى أقصى ارتفاع تتحرّك فيه الرياح باندفاع قوي، ومن ثم تعمل حركة الرياح على تحريك المراوح المركبة على الطواحين.
استخدام المولدات: بعد أن تنقل الطواحين طاقة الرياح إلى مراوحها، تعمل على شحن المولدات الموجودة داخلها أو المتّصلة بها، ممّا يؤدّي إلى حدوث تفاعل في الشحنات ليُولّد طاقةً كهربائية تعادل نسبة 650 كيلو واط.
تزويد المباني بالكهرباء: تنتقل الطاقة الكهربائية المولّدة عبر الأسلاك والأنابيب إلى المنازل، وباقي الأماكن الأخرى المتّصلة معها، والتي تستهلك طاقةً كهربائية بمقدار 100 كيلو واط، ممّا يُعدّ مصدراً مناسباً للكهرباء، وخصوصاً في المناطق التي لا تحتوي على شركات الكهرباء.

خصائص طاقة الرياح
لطاقة الرياح مجموعة من الخصائص، وتتوزّع بين الإيجابية والسلبية.

الإيجابيات

القدرة على استخدامها في أغلب الأوقات.
لا تحتوي على أي ملوثات للبيئة.
يمكن استخدام الأراضي الموجودة فيها كحقول زراعية.
من الممكن استخدام طواحين (مولّدات) صغيرة الحجم توضع في أعلى المباني.

السلبيات

تُسبّب الإزعاج بسبب صوتها العالي أثناء الدوران.
تقتل بعض الطيور التي تصطدم بها أثناء طيرانها، أو وقوفها عليها.

عوامل ثؤثر على حركة الرياح
الشمس
أمّا عن المصدر لفروق الضغط وطاقة الرياح فهي الطاقة الشمسية الواصلة إلى سطح الأرض، إذ إنّ مقدار واحدٍ بالمئة من الطاقة الشمسة الواصلة لسطح الأرض تتحوّل إلى طاقة الرياح بطرقٍ مختلفة، إذ إنّ مقدار تسخين المناطق المختلفة على سطح الأرض تختلف بشكلٍ كبيرٍ فتقلّ كلما اتجهنا إلى القطبين وتزداد بالاقتراب من خطّ الاستواء نتيجة اختلاف زاوية سقوط هذه الأشعة، إذ إنّ هذا الاختلاف يؤدّي إلى برودة الهواء في القطبين وازدياد كثافته وضغطه وارتفاع حرارته في خط ّالاستواء وانخفاض كثافته وضغطه وبالتالي يتحرك الهواء من القطبين إلى خط الاستواء.

الحرارة النوعية لليابسة والماء
يوجد تباين في تسخين الهواء بين مناطق البحار والمحيطات والأرض نتيجة اختلاف الحرارة النوعية بين اليابسة والماء، فتتحرك الرياح من المحيطات إلى الأرض نتيجة التسخين والتفريغ السريع للحرارة القادمة من الشمس إلى اليابسة مقارنةً بالمياه ممّا يقلل كثافة وضغط الهواء على اليابسة نتيحة ارتفاع درجة حرارة الهواء عليها عن البحار، بالإضافة إلى التباين بين تسخين الوديان والجبال فترتفع حرارة الجبال نهاراً ممّا يؤدي إلى حركة الرياح من الأودية إلى الجبال نهاراً، ويحدث العكس ليلاً، بالإضافة إلى دوران الأرض حول نفسها والذي له دورٌ كبيرٌ في تحديد اتجاه حركة الرياح.

استخدامات طاقة الرياح
استغلّ الإنسان منذ القدم طاقة الرياح في العديد من المجالات، فمن أشهر الاستخدامات القديمة لطاقة الرياح هي دفع السفن الشراعية وطحن الحبوب عن طريق طواحين الهواء والتي كان يتمّ تحويلها إلى طاقةٍ ميكانيكيةٍ لتدوير الطواحين، ومضخّات الرياح التي كانت تستعمل لضخ المياه أيضاً.

أمّا بعد اكتشاف الاستخدامات المتعدة للوقود الأحفوري واكتشاف المضارّ المترتبة عليه، وخوفاً من نضوبه أيضاً، فإنّ العالم أصبح مهتمّاً بطاقة الرياح بشكلٍ أكبر من قبل وذلك لتوليد الطاقة الكهربائية باستخدام طاقة الرياح، فيتمّ توليد الكهرباء من الرياح باستخدام التوربينات، فكانت أولّ مرةٍ يتمّ فيها تحويل طاقة الرياح إلى طاقةٍ كهربائيةٍ في اسكتلندا في عام 1887م، إلّا أنّ هذا الاختراع لم ينجح حينها لتكلفته العالية، ولكن قام العلماء بعدها بالتطوير بشكلٍ مستمر على الوسائل المختلفة لاستغلال طاقة الرياح حتى أصبت الرياح المولدة من التوربينات تكفي لتوليد الكهرباء لمدنٍ بأكملها، فيتمّ وضع توربينات الهواء في المناطق التي تكون فيها سرعات رياح عالية والتي توجد بأشكال وأحجام مختلفة بناءً على الغرض منها، ويتمّ وصلها بمولدات الكهرباء فعند تحرّكها مراوح التوربين تقوم بتحريك المولّد المتّصل بها لتوليد الطاقة الكهربائية، فيوجد في العالم عددٌ من مزارع الرياح والتي تولد آلافاً من الميجا واط كما في الصين والولايات المتّحدة الأمريكية.