طاقة الرياح مصدر طاقة متجددة ونظيفة، قادرة على توفير الطاقة لملايين المنازل حول العالم. توربينات الرياح البرية والبحرية هما النوعان الرئيسيان المستخدمان لتوليد الطاقة. لذا، يُعد فهم الفرق بين توربينات الرياح البرية والبحرية أمرًا بالغ الأهمية. ستتناول هذه المدونة الاختلافات بينهما، بالإضافة إلى تكلفتها وكفاءتها وآثارها البيئية.
توربينات الرياح البرية مقابل توربينات الرياح البحرية
توربينات الرياح البرية عادة ما تكون تقع على الشاطئأي أنها مبنية على الأرض.
توربينات الرياح البحرية عادة ما تكون تقع قبالة الساحلأي أنها مبنية في الماء، مما يجعلها أكثر تكلفة في البناء والصيانة.
| توربينات الرياح البحرية | توربينات الرياح البرية | |
| المقاس | توربينات أكبر | توربينات أصغر |
| المدينة المنورة - بجوار المسجد النبوي | على المسطحات المائية | على الأرض |
| التركيب | تركيب معقد | تركيب أقل تعقيدًا |
| نقل الطاقة الكهربائية | من خلال الكابلات البحرية | متصل مباشرة بالشبكة |
| الدورية | من الصعب الحفاظ عليها | سهلة الصيانة |
لفهم الفرق بين توربينات الرياح البرية والبحرية، دعونا نتحدث عن هيكلها واتجاه الرياح وتكلفتها وطريقة تشغيلها.
توربينات الرياح البرية
إنها بنية برجية شاهقة، مزودة بدوار وشفرات تدور عند مرور الرياح عبرها. لتوليد الطاقة، يُربط الدوار بعمود يُشغّل مولدًا كهربائيًا. تُقام توربينات الرياح البرية عادةً على اليابسة، وقد يصل ارتفاعها إلى أكثر من 100 متر.
1. الهيكل: استخدم الدوار، والهيكل، والبرج، والأساس هي المكونات الرئيسيةيتكون الدوار من ثلاث شفرات أو أكثر مصنوعة من مواد خفيفة الوزن مثل الألياف الزجاجية أو ألياف الكربون. يدعم البرج، المصنوع عادةً من الفولاذ أو الخرسانة، الدوار وهيكله. يُثبّت الأساس البرج على الأرض ويضمن ثباته في الرياح القوية.
2. العملية: هم تعمل في مجموعة متنوعة من سرعات الرياح تتراوح سرعات الرياح بين ١٢ و٩٠ كيلومترًا في الساعة. تُسبب سرعات الرياح التي تتجاوز سرعة القطع دوران شفرات الدوار وتوليد الطاقة. يستمر الدوار في الدوران طالما أن سرعة الرياح أكبر من سرعة القطع (٢٥ مترًا في الثانية). عندما تنخفض سرعة الرياح عن هذه السرعة، يتوقف الدوار عن الدوران لحماية التوربين.
3. ينفخ:على الشاطئ تهب الرياح من المحيط نحو الأرض. يحدث هذا نتيجةً لاختلافات ضغط الهواء بين اليابسة والبحر. فعلى مدار اليوم، ترتفع درجة حرارة اليابسة أسرع من حرارة البحر، مما يُجبر الهواء فوق اليابسة على الارتفاع، مُولِّداً منطقة ضغط منخفض. تجذب هذه المنطقة هواءً أبرد وأكثر كثافة من فوق البحيرة، مما يُؤدي إلى هبوب رياح برية.
إذا قارنا بين اتجاه الرياح البرية والبحرية، نجد أن الرياح البرية أكثر انتظامًا وثباتًا.
4. التكلفة: متوسط تكاليف طاقة الرياح البرية عالميًا بالدولار الأمريكي 0.033 / كيلو واط ساعة. إنه يختلف كثيرا بناءً على الموقع والحجم والقدرة، بالإضافة إلى تكلفة التمويل والمتطلبات التنظيمية والتصاريح. وقد شهدت التكاليف انخفاضًا سريعًا في السنوات الأخيرة نتيجةً للتطورات التكنولوجية، واقتصادات الحجم، وتحسينات سلاسل التوريد وعمليات التصنيع.
أيضا، تحقق من مزايا وعيوب طاقة الأمواج
توربينات الرياح البحرية
تهدف هذه التوربينات إلى جمع وتحويل الرياح والأمواج القوية المستمرة التي تهب بشكل متكرر فوق المحيط.
1. الهيكل: إنها تتكون من مكونات حيوية مختلفة، بما في ذلك شفرات الدوار، والهياكل، والأبراج، ومحاور الدوار. البرج هو الهيكل المرتفع الذي يحمل هيكل الطائرة وشفرات الدوار. يُصنع عادةً من الفولاذ أو الخرسانة، وقد يصل ارتفاعه إلى 100 متر.
شفرات الدوار شفرات طويلة منحنية متصلة بمحور الدوار، وقد يصل طولها إلى 80 مترًا. العمود الرئيسي أسطواني كبير يربط محور الدوار بعلبة تروس المحرك والمولد. يُصنع عادةً من الفولاذ، وقد يصل طوله إلى 30 مترًا.
2. عملية:شفرات دوار التوربين هي تهدف إلى التقاط طاقة الرياح الحركية وتحويلها إلى طاقة دورانية. ينقل نظام الدفع الطاقة الدورانية من ريش الدوار إلى المولد. يُحوّل المولد هذه الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، ثم يُحوّلها من جهد متردد إلى جهد مستمر. عند وصول الطاقة إلى محطة الطاقة الفرعية البرية، تُحوّل مجددًا إلى جهد متردد وتُوزّع على المنازل عبر الشبكة الكهربائية الوطنية.
3. ينفخ:تُولَّد الطاقة عن طريق توربينات الرياح الموضوعة في المسطحات المائية، وغالبًا ما تكون المحيطات أو البحار أو البحيرات الضخمة. غالبًا ما تُستخدم توربينات الرياح البحرية أقوى من التوربينات البريةويمكنهم الاستفادة من سرعات الرياح الأعلى والأكثر ثباتًا المتاحة فوق الماء.
4. التكلفة: إذا قارنا تكلفة طاقة الرياح البحرية مقابل طاقة الرياح البرية، فإن توربينات الرياح البحرية هي أغلى من التوربينات البرية، لأنها تتطلب قوارب ومعدات وأساسات متخصصة لتركيب وصيانة التوربينات على الماء.
تكلفة الكهرباء حوالي 0.081 دولار أمريكي/كيلوواط ساعة.
اقرأ أيضا: 3 إيجابيات وسلبيات مزارع الرياح البحرية
إيجابيات وسلبيات مزارع الرياح البرية مقابل البحرية
1. مزرعة الرياح البرية
أ) الإيجابيات
- بديل أرخصإنها من أكثر أنواع الطاقة المتجددة توفيرًا، وأقل تكلفة بكثير من توليد طاقة الرياح البحرية. ويمكن للمزارع البرية أن تساعد في خفض أسعار الكهرباء بفضل انخفاض تكاليف البنية التحتية والتشغيل.
- تأثير بيئي منخفض:إن بناء وتشغيل مزرعة الرياح البرية ينبعث منها تلوث أقل بكثير من مصادر الطاقة الأخرى.
- فعال من ناحية الوقت: يمكن بناء مزارع الرياح البرية في غضون أشهر وتكون تكاليف صيانتها أقل.
ب) السلبيات
- ضوضاء التلوثيعترض بعض الناس على مظهر مزارع الرياح الطبيعي، وكذلك على الضوضاء التي تُصدرها. كما تُثير بعض المخاوف من أن تُشكل توربينات الرياح البرية خطرًا على الطيور.
- تغيير سرعة الرياح:قد تؤدي سرعات الرياح المتغيرة والاختلافات في اتجاه الرياح إلى تعريض ثبات إنتاج طاقة مزارع الرياح للخطر.
2. مزارع الرياح البحرية
أ) الإيجابيات
- زيادة الفعالية:تحتاج مزارع الرياح البحرية إلى عدد أقل من التوربينات لتوليد نفس كمية الكهرباء مثل مزارع الرياح البرية بسبب سرعات الرياح الأعلى والاستقرار في الاتجاه.
- المزيد من المساحةمن حيث الحجم والانفتاح، تُعدّ المحيطات المكان الأمثل لمزارع الرياح. فزيادة مزارع الرياح تعني إمكانية توليد كهرباء أنظف وأكثر استدامة.
- مشاكل أقل مع الجمهور:نظرًا لأن هذه المزارع تقع بعيدًا عن المناطق المكتظة بالسكان، فإن تأثيرها على المجتمعات المحلية يتضاءل.
ب) السلبيات
- تكلفة:تتطلب هذه المزارع تكاليف تركيب وصيانة أعلى، كما تتطلب معدات متخصصة، مما يرفع التكلفة الإجمالية.
- يعرض الحياة البحرية للخطر: وبسبب موقعها، قد يكون للمزارع البحرية تأثير على الحيوانات والنظم البيئية البحرية، مما يشكل خطرا بيئيا كبيرا.
- تتطلب تصاريح:نظرًا لموقعها في المسطحات المائية الصالحة للملاحة، فقد تواجه مشكلات تنظيمية وتصاريح عندما يتم وضع مزارع الرياح البرية مقابل البحرية أمام بعضها البعض.
إذن، هذا كل ما في الأمر! لكلٍّ منهما مزاياه وعيوبه. فتوربينات الرياح البرية غالبًا ما تكون أقل تكلفة في البناء والتشغيل، بينما تتميز التوربينات البحرية بإمكانية إنتاج طاقة أكبر. لمزيد من هذه المواضيع الشيقة، تابعوا موقعنا الإلكتروني.
