الطاقة الهوائية وتوليد الكهرباء

المؤلف:  د. سعود يوسف عياش

المصدر:  تكنولوجيا الطاقة البديلة

الجزء والصفحة:  44

1-6-2021

2396

الطاقة الهوائية وتوليد الكهرباء

مع دخول الانسان عصر الكهرباء واختراعه للمولدات الكهربائية والمحركات التي تعمل على الطاقة الكهربائية تغيرت صورة وضع الطاقة في العالم، فقد أصبح بالإمكان انشاء محطة توليد كهرباء في مكان ما وتغذية منطقة بأكملها باحتياجاتها من الطاقة عبر الأسلاك الكهربائية ودون الحاجة الى تركيب هذه المولدات في كل بقعة ومكان تتوفر فيه الحاجة الى الطاقة الكهربائية، وتختلف هذه الصورة عن الوضع الذي كانت تعيشه الطواحين الهوائية والتي كان من الضروري ربطها بالآلة المراد استخدامها من أجل تقديم الطاقة المطلوبة، كذلك كانت الطاقة الكهربائية تعني أن الآلات الجديدة العاملة على الطاقة الكهربائية تتلقى كميات ثابتة من الطاقة حسب حاجتها وتعمل على سرعات ثابتة مما يعني أن الانسان أصبح قادراً على التنبؤ بما سيحصل عليه من آلاته وأدواته، أي أن الأمر لم يعد يعتمد على كمية الطاقة التي يولدها الهواء والتي تتأثر بشكل كبير بأي تغير في سرعته.

لقد كان من نتائج هذا التحدي الذي واجهته الطاقة الهوائية أن اتجه تفكير الانسان نحو استخدام ذات الطاقة هذه لتوليد الكهرباء، فاذا كان في استطاعة طاحونة المواء تشغيل مضخة ماء أو مطحنة دقيق فما الذي يمنع من استخدامها في تشغيل مولد كهربائي لتوليد الطاقة الكهربائية؟ على هذا بدأت المحاولات منذ أواخر القرن التاسع عشر لتوليد الطاقة الكهربائية بواسطة طواحين المواء التي تدار بالطاقة الهوائية.

ويعتبر البروفسور الدانماركي لاكور العالم الرائد في مجال توليد الطاقة الكهربائية بواسطة طواحين الهواء، وقد لا نستغرب هذا الأمر اذا علمنا أن الدانمارك كانت احدى الدول التي شاع فيها استعمال الطواحين الهوائية في القرن التاسع عشر بشكل واسع وبانتشار كبير، فبعض التقديرات تقول إنه كان في الدانمارك حوالي ٣٠ ألف طاحونة هواية تعمل في الأغراض الزراعية والصناعية وتنتج ما يعادل 200 ميغاواط من الطاقة الكهربائية، ولم تكن تستعمل هذه الطواحين الكثيرة في انتاج الكهرباء مباشرة لكن الطاقة التي وفرتها كانت تعادل مقدار 200 ميغاواط، بدأ بروفسور لاكور بالعمل على تطوير الطواحين الهوائية في العقد الأخير من القرن التاسع عشر، وأدت بجوثه المكثفة في هذا المجال الى انتاج طواحين هوائية ذات كفاءة أعلى مما كان متعارفاً عليه قبل ذلك، وكذلك استطاع البرفسور لاكور ادخال تحسينات على تصميم الطواحين الهوائية مما جعلها أسرع في الدوران وأصبح من الممكن التحكم في سرعتها.

لقد أثار توليد الكهرباء الهوائية اهتمام العلماء وشركات الطاقة في الدول الأخرى، ففي عام ١٩٢٢ كان هناك ٥٤ شركة أمريكية تصنع طواحين هوائية تستعمل في أغراض ضخ المياه وتوليد الكهرباء، ويبدو أن الولايات المتحدة كانت أرضا خصبة لهذا الشكل من التكنولوجيا نظرا لمساحتها الواسعة ولأن الكهرباء لم تكن قد وصلت بعد الى مناطق الولايات المتحدة كافة، وقد شمل تطوير الطواحين الهوائية انتاج طواحين ذات أحجام مختلفة وقدرات مختلفة لتناسب احتياجات مختلفة، ومع نهاية العشرينات من هذا القرن كانت تكنولوجيا الطواحين الهوائية قد تطورت بحيث أصبح بالإمكان التحكم بدرجة ميل الشفرة حسب سرعة المواء من أجل الحصول على أفضل اداء وأفضل كفاءة للطاحونة، كذلك تم ادخال تصاميم جديدة منها الطواحين التي لها شفرتان بدلا من ثلاث وذلك لغرض تقليل الاهتزاز في الطاحونة مما يعني اطالة فترة استخدامها وتقليل آثار الاهتزاز على اجهاد المعادن، وكان الادميرال بيرد قد أخذ معه إحدى الطواحين الهوائية ذات الشفرتين أثناء رحلته الى القطب الجنوبي في الثلاثينات واستمرت هذه الطاحونة في العمل حتى عام ١٩٤٦ حين عاد الى هناك مرة أخرى، وفي عام ١٩٤١ تم تركيب أكبر طاحونة هواية في فيرمونت في امريكا وكان لما شفرتان قطر الواحدة منهما ١٧٥ قدما، وقد كان مقدرا لهذه الطاحونة أن تنتج ٢٥ر١ ميغاواط، واشتغلت بالفعل لبعض الوقت م بدأت بعض المشكلات الميكانيكية تظهر مما أدى الى غض النظر عن متابعة العمل ها، والواقع ان المشكلات التي ظهرت في هذه الطاحونة العملاقة لم يكن لها علاقة بمفهوم توليد الطاقة الكهربائية وانما تسببت عن عدم قدرة بعض الأجزاء الميكانيكية على تحمل قوة المواء والاجهادات الناتجة عن ذلك.

أما في الاتحاد السوفيتي فقد تم بناء أول طاحونة هواء لتوليد الطاقة الكهربائية في عام ١٩٣١ ، وقد ربطت هنه الطاحونة بمولد كهربائي قدرته ١٠٠ كيلوواط، واحتوى تصميم هذه الطاحونة على جهاز التحكم بدرجة ميل الشفرة، وبلغ الانتاج السنوي لهذه المحطة ٠٠٠ ر٢٧٩ كيلوواط.