مع سعي المزيد والمزيد من المستهلكين للحصول على الطاقة النظيفة والمتجددة للاستخدام السكني والتجاري، أصبحت طاقة الرياح واحدة من مصادر الطاقة الأسرع نموًا في العالم. وفي مركز هذه الظاهرة توجد توربينات الرياح، التي تستخدم لتوليد طاقة الرياح.
إذا كنت تتطلع إلى إضافة الرياح التوربينات، والمعروفة أيضًا باسم مولدات طاقة الرياح، من المهم مراعاة عدد من العوامل، بما في ذلك موقع الموقع، وإخراج الطاقة، وسرعة الرياح.
في هذه المقالة، سنتناول كيفية عمل توربينات الرياح، ونحلل سوق توربينات الرياح العالمية، ونستكشف أنواع توربينات الرياح المتاحة، وأخيرًا، سنتناول بعض العوامل الأساسية التي يجب عليك مراعاتها عند الاختيار. الرياح التوربينات لإضافتها إلى كتالوج المنتجات الخاصة بك.
جدول المحتويات
كيف تعمل توربينات الرياح؟
نظرة عامة على سوق توربينات الرياح العالمية
ما هي أنواع توربينات الرياح المتوفرة؟
6 عوامل يجب مراعاتها عند اختيار توربينات الرياح
ضع الريح في أشرعة عملك
كيف تعمل توربينات الرياح؟
توربينات الرياح عبارة عن أبراج طويلة مزودة بشفرات تشبه المروحة يتم دفعها بواسطة دوار، والذي يقوم بتدوير مولد الرياح الذي ينتج بعد ذلك الطاقة الكهربائية. يتم تشغيل الدوار بواسطة قوة ديناميكية هوائية مشابهة لتلك الموجودة في أجنحة الطائرة أو ريش طائرات الهليكوبتر.
عندما تتدفق الرياح عبر الشفرات الدوارة، ينخفض ضغط الهواء على جانب واحد من الشفرة، وهذا الاختلاف في ضغط الهواء الموجود عبر جانبي الشفرات هو ما يخلق تأثير الرفع والسحب الضروري للتسبب في الدوران، وبالتالي، توليد طاقة الرياح.
ونتيجة هذه العمليات التي تقوم بها توربينات الرياح هي توليد الكهرباء، والتي يشار إليها إما بـ “طاقة الرياح” أو “طاقة الرياح”.
نظرة عامة على سوق توربينات الرياح العالمية
وفقا لتقرير صادر عن جراند فيو للبحوث، بلغت قيمة سوق طاقة الرياح العالمية 99.28 مليار دولار أمريكي في عام 2021. ويتوقع التقرير أنه خلال الفترة المتوقعة 2022-2030، ستنمو القيمة السوقية بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) بنسبة 6.5٪.
ويأتي هذا النمو المتوقع مدفوعا بالطلب العالمي المتزايد على استبدال مصادر الطاقة التقليدية بمصادر أنظف وأكثر استدامة. في حين أن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح كانت تعتبر باهظة الثمن منذ بضع سنوات، فإن التقدم التكنولوجي في هذه القطاعات جلب حلولاً مبتكرة جعلت من طاقة الرياح والطاقة الشمسية مصدرًا للطاقة. خيارات فعالة من حيث التكلفة بالمقارنة مع الفحم والغاز المبني حديثا اليوم.
كما أدت الأطر التنظيمية وهياكل السياسات المواتية في العديد من البلدان والمناطق، إلى جانب المبادرات العالمية لمكافحة تغير المناخ، مثل اتفاق باريس، إلى دفع النمو في سوق طاقة الرياح. وكان هذا صحيحاً بشكل خاص داخل كل من الولايات المتحدة والصين، اللتين شهدتا أكبر عملية تثبيت عبر الإنترنت على مستوى العالم. معا، هذين السوقين تمثل 60٪ لجميع الإضافات البرية الجديدة.
ومن حيث التجزئة الإقليمية، من المتوقع أن تظل منطقة آسيا والمحيط الهادئ أكبر سوق لطاقة الرياح البرية والبحرية.
ما هي أنواع توربينات الرياح المتوفرة؟
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من توربينات الرياح المتوفرة حاليًا في السوق. وفيما يلي لمحة موجزة عن كل منها:
توربينات الرياح ذات المحور الأفقي (HAWTs)
هذه هي التوربينات التي يتصورها الكثير من الناس عند ذكر مصطلح "توربينات الرياح". توربينات الرياح ذات المحور الأفقي عادةً ما تحتوي على ثلاث شفرات حول الجزء الدوار الذي يدور "عكس اتجاه الريح" على محور أفقي، أي في مواجهة اتجاه الريح.
عادة ما يتم تركيب هذه التوربينات على أبراج عالية وتكون قادرة على التقاط سرعات رياح أعلى مع تجنب الاضطرابات من الأرض أيضًا. لكن العيوب هي أن هذه توربينات لها تكاليف تركيب وصيانة أعلى، وتسبب ضوضاء وتلوثًا بصريًا أكبر، وتشكل ضررًا محتملاً للطيور والخفافيش.
توربينات الرياح ذات المحور العمودي (VAWTs)
وكما يوحي الاسم، فبدلاً من الدوران حول محور أفقي، VAWTs يتم تشغيلها بواسطة دوار وشفرات تدور حول محور عمودي. على عكس HAWTs، يمكن تركيب VAWTs بالقرب من الأرض، مما يؤدي إلى تركيب وصيانة أسهل وأرخص.
كما أنها تتمتع بضوضاء أقل وتأثير بصري أقل وتسبب ضررًا أقل للطيور والحيوانات الأخرى. هؤلاء توربينات هي الأنسب للتطبيقات صغيرة الحجم أو البيئات الحضرية. ومع ذلك، هناك بعض العيوب، وتشمل انخفاض إنتاج الطاقة والكفاءة، والتحديات المتعلقة ببدء التشغيل والكبح، والضغط العالي الذي يتم ممارسته على الدوارات.
توربينات الرياح الهجينة
قد لا يحتوي هذا النوع من توربينات الرياح على اختصار فاخر مثل HAWTs وVAWTs، ولكنه يجمع بين ميزات توربينات الرياح ذات المحور الأفقي والمحور الرأسي لتحسين الأداء وموثوقية توليد الرياح.
تم تجهيز بعض توربينات الرياح الهجينة في الواقع بدوارات ذات محور أفقي ومحور رأسي، مما يسمح لها بالحصول على أفضل ما في كلا العالمين، أي التقاط سرعات الرياح العالية والمنخفضة. توربينات الرياح الهجينة الأخرى قادرة على مواجهة انخفاض إنتاج الطاقة لـ VAWTs عن طريق إقران دوارات المحور الرأسي مع الأغطية أو الناشرات، مما يساعد على زيادة سرعة الرياح والضغط المطبق على الشفرات.
ومع ذلك، فهي لا تخلو من التحديات، حيث أنها تتمتع بتعقيد أعلى ووزن أكبر، مما يؤدي إلى انخفاض قابلية التوسع ومحدودية البحث والتطوير.
6 عوامل يجب مراعاتها عند اختيار توربينات الرياح
الآن بعد أن أصبح لدينا فهم جيد لكيفية عمل توربينات الرياح والأنواع المختلفة من توربينات الرياح المتوفرة في السوق، فقد حان الوقت لاستكشاف أهم العوامل التي يجب على الشركات مراعاتها عندما تريد إضافة توربينات الرياح إلى عروض منتجاتها.
1. مصدر الرياح وسرعات الرياح
أحد الأشياء الأولى التي يجب أن يأخذها البائعون في الاعتبار هو مورد الرياح المتاح في موقع المستخدم المستهدف. وهذا يعني أن تكون على دراية بمتوسط سرعات الرياح واتجاهها، بالإضافة إلى التباين على مدار فترة زمنية في المناطق المستهدفة حيث سيقوم المستخدمون بنشر توربينات الرياح.
هناك أدوات عبر الإنترنت يمكن استخدامها لهذا الغرض، بما في ذلك أطلس الرياح العالمي، الذي يساعدك في الحصول على تقديرات لإمكانات الرياح في مناطق مختلفة. هناك طريقة أخرى لتقييم خصائص الرياح هذه وهي تركيب مقياس شدة الريح في المواقع، وهو جهاز يقيس سرعة الرياح واتجاهها.
إن معرفة مصدر الرياح سيساعد في تحديد توربينات الرياح النوع والحجم والعدد الذي سيتم تركيبه في الموقع، بالإضافة إلى توقعات إنتاج الطاقة والعائد المتوقع على الاستثمار.
2. نوع توربينات الرياح
ومع الحصول على فكرة عن موارد الرياح التي سيتوفرها المستخدمون في مواقعهم، ستكون الخطوة التالية هي النظر في نوع توربينات الرياح التي سيتم تركيبها. كما ذكرنا من قبل، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من توربينات الرياح: توربينات الرياح ذات المحور الأفقي، وتوربينات الرياح ذات المحور العمودي، وتوربينات الرياح الهجينة.
هوتس عادةً ما تتمتع بمخرجات طاقة أعلى بسبب منشآتها الأطول، والتي تسمح لها بالتقاط الرياح بسرعات رياح أعلى وتجنب الاضطرابات الأرضية. ومع ذلك، على الرغم من أنها تعتبر أكثر كفاءة وموثوقية، إلا أنها تتطلب عادةً مساحة أكبر وصيانة أكبر لتشغيلها.
VAWTs، والتي يتم تركيبها بالقرب من الأرض، تكون أكثر إحكاما وتوفر تشغيلًا أكثر هدوءًا وأرخص تكلفة، مع انخفاض الكفاءة وإنتاج الطاقة.
يجب أن يعتمد اختيار نوع توربينات الرياح المراد استخدامه على متطلبات خرج الطاقة للمستخدمين بالإضافة إلى اعتبارات الموقع، مثل ما إذا كان سيتم تركيب التوربينات في بيئات حضرية ذات مساحة أقل ولوائح أكثر صرامة بشأن الضوضاء والتلوث البصري أو في البيئات الريفية مع مساحة أكبر وسمح أكبر للعمليات الأكثر ضجيجًا.
3. حجم توربينات الرياح
ومن هنا عليك أن تأخذ في الاعتبار حجم توربينات الرياح لاستخدامها. يتم تحديد حجم التوربين بالطبع حسب احتياجات المستخدمين من الطاقة بالإضافة إلى قيود الميزانية والموقع.
تحتوي توربينات الرياح على ثلاث فئات رئيسية يتم تصنيفها بناءً على إنتاج الطاقة المقدر لها: صغير (أقل من 100 كيلوواط)، متوسط (100-1,000 كيلوواط)، و كبير (أكثر من 1,000 كيلوواط).
توربينات الرياح الصغيرة هي الأنسب للتركيبات في البيئات السكنية أو خارج الشبكة، حيث يمكن أن يغطي إنتاج الطاقة الخاص بها عادةً احتياجات الكهرباء لمنزل واحد أو مجتمع صغير. تعتبر توربينات الرياح متوسطة الحجم مثالية للتطبيقات التجارية أو الصناعية، لأنها قادرة على توفير ما يكفي من الطاقة للمباني الكبيرة والشبكات الكهربائية الصغيرة. توربينات الرياح الكبيرة هي أقوى توربينات، وهي مخصصة للتطبيقات على نطاق المرافق والمتصلة بالشبكة والتي يمكنها تغذية الشبكات الإقليمية أو الوطنية.
4. الأداء والوظيفة
المجموعة التالية من العوامل التي يجب مراعاتها هي توربينات الرياح الخيارات المتاحة من حيث المواصفات الفنية والأداء، وكيفية مقارنتها بالتكلفة. الموارد الجيدة التي يمكن استخدامها في هذا التحليل هي كتالوجات توربينات الرياح وقواعد بيانات طاقة الرياح، لأنها تساعدك في العثور على نماذج وعلامات تجارية مختلفة لتوربينات الرياح التي تتوافق مع معايير المستخدم المستهدف ومقارنتها.
تتضمن بعض المعلمات الأساسية التي يجب مراعاتها ما يلي:
- قطع في سرعة الرياح: الحد الأدنى لسرعة الرياح اللازمة لبدء تشغيل التوربين.
- سرعة الرياح المقطوعة: أقصى سرعة للرياح يمكن أن تتحملها توربينات الرياح.
- سرعة الرياح المقدرة: سرعة الرياح التي يولد بها التوربين أقصى طاقة إنتاجية له.
- قطر الدوار: طول النصل.
- ارتفاع المحور: المسافة بين الأرض ومركز الدوار.
- تكلفة الطاقة المستوية (LCOE): متوسط تكلفة إنتاج كيلوواط ساعة من الكهرباء على مدى عمر التوربين.
5. الأثر البيئي
تعتبر هذه الخطوة أمرًا بالغ الأهمية يجب أخذها في الاعتبار لأنها تساعد المستخدمين على النشر توربينات الرياح العمليات التي تتماشى في الواقع مع المُثُل الصديقة للبيئة التي تحاول حركة الطاقة المتجددة تعزيزها. نظرًا لأن بعض توربينات الرياح يمكن أن يكون لها بالفعل آثار سلبية على بيئتها، مثل الضوضاء والتلوث البصري، والإضرار بالطيور والحياة البرية، وزيادة استخدام الأراضي، فمن المهم قياس التأثير البيئي الذي ستحدثه أنواع أو أحجام معينة من التوربينات على البيئة .
يمكن استخدام الأدوات عبر الإنترنت، مثل حاسبة الأثر البيئي لطاقة الرياح، لتقدير التأثير البيئي لبعض أنواع معينة بشكل أفضل الرياح التوربينات أو المشاريع وتقديم مقارنات مع مصادر الطاقة الأخرى حتى يمكن اختيار الحلول الأكثر صداقة للبيئة.
6. التصاريح والموافقات
تعتبر منشآت توربينات الرياح عمليات ضخمة تتطلب موافقة السلطة المحلية لنشرها. ليس هناك فائدة من العثور على توربين بالحجم الأمثل وإخراج الطاقة فقط لاكتشاف أن هذا التوربين غير مسموح به في منطقة التثبيت المقصودة.
ولهذا السبب من المهم التأكد من إجراء الأبحاث حول لوائح توربينات الرياح في المواقع المستهدفة. ومن هناك، يمكن للمستخدمين التقدم بطلب للحصول على التصاريح والموافقات اللازمة لتركيب وتشغيل توربينات الرياح الخاصة بهم.
عادةً ما يتم طلب التصاريح والموافقات من إدارات التخطيط المحلية وشركات المرافق وإدارات البناء ووكالات البيئة ووكالات الطيران. ستنص هذه الأطراف بعد ذلك على قوانين تقسيم المناطق المختلفة، وقوانين الضوضاء، وقوانين البناء، والقوانين الكهربائية، ومعايير السلامة التي يجب على المستخدمين الالتزام بها. يتوفر مستشارون محترفون في مجال طاقة الرياح يمكنهم تقديم التوجيه خلال هذه العملية.
ضع الريح في أشرعة عملك
يبحر قطاع طاقة الرياح في مسار من المتوقع أن يشهد نمواً خلال السنوات المقبلة. وللاستفادة من ذلك، يجب على تجار التجزئة لمعدات الطاقة إضافة توربينات الرياح إلى مخزوناتهم، حيث سيشهدون زيادة في الطلب على مدار العام. الفترة 2022-2030.
لمعرفة توربينات الرياح التي تريد إضافتها إلى كتالوج المنتج الخاص بك، يجب أن تأخذ في الاعتبار عوامل مثل مصدر الرياح، ومعايير أداء توربينات الرياح، والتأثير البيئي المحتمل. للتعرف على مجموعة مختارة من موردي توربينات الرياح للاختيار من بينها، تفضل بزيارة Alibaba.com لاستكشاف مجموعة واسعة من المنتجات.
