Uploaded by Ahmed Ibrahim

10873 wind energy technology part1

advertisement
‫نشرت في ‪ :‬مجلة الكهرباء العربية‪ ،‬العدد ‪ -91‬ديسمبر‪2007‬‬
‫تكنــولوجيــا طـاقة الريــاح‬
‫الجـــزء األول‪ :‬أسس عمل وأنواع توربينات الريــاح‬
‫دكتور مهندس‪ /‬محمد مصطفي محمد الخياط‬
‫‪mohamed.elkhayat@yahoo.com‬‬
‫مدخــل‬
‫استخدمت طاقة الرياح منذ آالف السنيين في دفع المراكب علي سطح الماء وطحن الحبوب والري وفي‬
‫ضخخا الميخخا إلخخي نا خخب بعخخا التطبيتخخام الميكا يكيخخة اوتخخر ا وراخخير المرانخخع العلميخخة والمخطوطخخام‬
‫التاريخية إلي أن الفُرس هم أول من استخدم طاقة الرياح في طحن الحبوب وضا الميخا ا أمخا فخي أوربخا‬
‫فتد ا تارم طواحين الرياح "‪ "Wind Mills‬منذ الترن الثخا ي عاخر حتخ ولخع عخددها فخي عخام ‪1750‬‬
‫ميالدية إلي أكثر من ‪ 8000‬طاحو ة في هولندا وأكثر من ‪000‬ا‪ 10‬طاحو ة في إ جلتخرا كخان الرخر‬
‫الرئيسي لعملها هو ضا الميا "‪ "Water Pumping‬من المناطق المنخفضة إلي مناطق الزراعخام العاليخة‬
‫أو إدارة أحجار "الرح " لطحن حبوب التمح والذُرة وغيرهاا‬
‫رتولد الرياح تيجخة المتاخاأ أسخطح اور والبحخار والمحيطخام وةخعة الاخم‬
‫بنسب متفاورة فعند ستوط أةعة الام يتأثر الرالف الجخوي ويسخخن الهخواء ممخا يخلدي إلخي ا خفخا‬
‫كثافته وربعا لذلك ينتتع الهخواء مخن منطتخة الضخرم المررفخع (حيخ يتخع اعةخعال الامسخي) إلخي منطتخة‬
‫الضرم المنخفا (حي اعةعال الامسي اوعل ) مما يلدي إلي اوء الريخاح وهخو عكخ مخا يحخد‬
‫في المناطق التي ينخفا فيها متدار اعةعال الامسيا‬
‫"‪"Solar Radiation‬‬
‫ررانع االعتماد علي طواحين الرياح بعد اتترال "نيم وام ‪ 1"James Watt‬لآللة البخارية في هايخة‬
‫الترن الثامن عار ثم عاد االهتمام بها كأحد ماادر الطاقة النظيفة بعد اررفال أسعار النفم عام ‪1973‬‬
‫وظهور مااكع بيئية ارجة عن حرق الوقود اوحفوري ممخا دفخع بتكنولونيخا راخنيع روربينخام الريخاح‬
‫في العارين عاما اوتيرة إلي مستوي عال من النضج رجلي فخي اررفخال نخودة وكفخاءة التوربينخام إلخي‬
‫نا ب ا خفا ركلفة اع تاج وبالتالي رزايد االعتماد عليهاا‬
‫واليوم رستخدم طاقة الرياح في روليد الكهرباء عن طريق رحويع طاقة الحركة المونودة في الرياح إلخي‬
‫طاقة كهربية كما ينظر لها كتكنولونيا اضجة ففي المواقع ذام سرعام الرياح المررفعة ركون ركلفخة‬
‫اع تاج اقتاادية ومنافسة لتكنولونيام الطاقة التتليدية وبخالة عند أتذ التأثيرام البيئية في االعتبار‬
‫وحساب أسعار الوقود اوحفوري المستخدم في المحطام الحرارية بسعر السوق (بدون دعخم حكخومي)‬
‫ورُسمي الماكينام التي رعمخع فخي روليخد الكهربخاء روربينخام الريخاح "‪ "Wind Turbines‬بخخالف ظيررهخا‬
‫المستخدمة في طحن الحبوب والتي يطلق عليها طواحين الرياح وراير اعحااءام إلي بلوغ التدرام‬
‫المركبخة عالميخخا مخن طاقخخة الريخاح ‪ 74328‬ميجخخاوام بنهايخة العخخام ‪ 2006‬ولبيخان كيفيخخة إ تخاج الكهربخخاء‬
‫بواسطة روربينام الرياح تدم بعا المفاهيم اوساسيةا‬
‫مفاهيم أساسية‬
‫‪ 1‬نيم وام مخترل اسكتلندي ولد عام ‪ 1736‬اتترل في عام ‪ 1769‬آلة بخارية ُمطورة ردير مضخة لنزح الميا من‬
‫منانم الفحم في ا جلترا ويعتبر نيم وام رائد الثورة الاناعية كما أ ه أول من َع ّرف التدرة بوحدة الحاان‬
‫مبينا أ ها ركافئ الارع الالزم لرفع ثتع متدار ألف رطع اررفاعا قدر ‪ 33‬قدم في زمن متدار دقيتة واحدة وقد روفي‬
‫نيم وام في عام ‪1819‬ا‬
‫‪www.energyandeconomy.com‬‬
‫‪-1-‬‬
‫نشرت في ‪ :‬مجلة الكهرباء العربية‪ ،‬العدد ‪ -91‬ديسمبر‪2007‬‬
‫المولد التزامنى "‪ "Synchronous Generator‬ينتسم المولد إلي نزئين أحدهما ثابخت "‪ "Stator‬يتكخون مخن‬
‫عدد من اوقطاب المرناطيسخية واآلتخر دوار "‪ "Rotor‬ويطلخق علخي المولخد لفظخة رزامنخي‬
‫بسبب أن الجزء الخدوار فخي المولخد يخدور بسخرعة ثابتخة رتخزامن مخع سخرعة دوران المجخال‬
‫المرناطيسي علما بأن سرعة الدوران رتحدد بعدد اوقطاب في المولدا‬
‫المولدد التتزامندى "‪ "Asynchronous Generator‬يعتبخر المولخد الالرزامنخ أو المولخد الحثخي‬
‫"‪ Generator‬من المولدام اوكثر استخداما في روربينام الرياح ويكاد يكخون اسختخدامه فخي‬
‫الحياة العملية قالرا عليها ولعع الايء الهام أن هذا المولد قد لمم في اولخع كمورخور‬
‫لذا فهو يستخدم ملفام "‪ "Coils‬يناأ عنها مجال مرناطيسي عند رزويدها بالكهربخاء فخي‬
‫بداية عمع المولد وذلك بخدال مخن اوقطخاب المرناطيسخية المسختخدمة فخي المولخد التزامنخي‬
‫‪"Induction‬‬
‫كما يتميز برتص سعر متار ة بالمولد التزامن ا‬
‫وعخخادة مخخا رسخختخدم التوربينخخام مولخخدام‬
‫رعتمد علي أربع أو سخت ملفخام ويرنخع‬
‫هذا إلخي أن السخرعة العاليخة فخي الخدوران‬
‫رتلع حجم المولخد وركلفتخه حيخ أن عخدد‬
‫اوقطاب يتناسب رناسبا عكسيا مع سرعة‬
‫الخخدوران التخخي يبخخدأ عنخخدها روليخخد الطاقخخة‬
‫الكهربيةا‬
‫كيفية عمل المولد‪ :‬رولع التوربينة من تالل عامود‬
‫الدوران المركزي مع مولد يحتخوي علخي‬
‫مجخخخخخخال مرناطيسخخخخخخي كبيخخخخخخر وبخخخخخخدوران‬
‫التوربينة يدور العامود المركخزي فيتطخع‬
‫الملف المجال المرناطيسي فنحاع علخي‬
‫كهربخخخخاء أي أن المولخخخخد يحخخخخول الطاقخخخخة‬
‫الميكا يكيخة إلخخي طاقخخة كهربيخخة مخخن تخخالل‬
‫إدارة ملف في ونخود مجخال مرناطيسخي‬
‫كما في ةكع (‪)1‬ا‬
‫توربينة‬
‫عامود الدوران‬
‫المركزي‬
‫مغناطيس‬
‫قطب جنوبي‬
‫مغناطيس‬
‫ملف‬
‫قطب شمالي‬
‫تيار كهربي‬
‫وللحاخخخخول علخخخخي طاقخخخخة حركخخخخة عدارة‬
‫الملخخف يمكننخخا اسخختخدام الريخخاح أو الميخخا‬
‫شــكل (‪ :)1‬رسم توضيحي للتوربينة والمولد‬
‫الساقطة من الاخالالم أو بخخار ينختج مخن‬
‫رسخين الميا بالفحم أو البترول أو الرخاز الطبيعخي فكخع هخذ الماخادر رتخوم بتوليخد الطاقخة‬
‫الالزمة عدارة الملف بين قطبي مرناطي لتتولد الكهرباء‪.‬‬
‫مساحة سطح الددورا "‪ :"Swept Area‬رعبخر مسخاحة سخطح الخدوران عخن المسخاحة الناةخئة عخن دوران‬
‫الريش والتي رتحدد بطول الرياخة– فكلمخا زادم أطخوال الخريش كلمخا زادم مسخاحة سخطح‬
‫الدوران وبالتالي حجم الهواء الذي يضرب مستوي الخدوران ويطلخق أيضخا علخي مسخاحة‬
‫سطح الدوران قطر التوربينةا‬
‫‪www.energyandeconomy.com‬‬
‫‪-2-‬‬
‫نشرت في ‪ :‬مجلة الكهرباء العربية‪ ،‬العدد ‪ -91‬ديسمبر‪2007‬‬
‫نسبة سرعــة سن الريشة "‪:"Tip-Speed Ratio‬هي النسبة بين السرعة عند هاية الرياخة "سخن الرياخة‬
‫‪ "Tip Blade‬وسرعة الريح والتي رزيد كلما زاد طول الرياة ورتحدد حدودها المثلي بين‬
‫‪80 – 60‬ا‬
‫توربينات السرعة الثابتة "‪:"Constant Speed Wind Turbines‬رعتمد هذ التوربينخام علخي ثبخام سخرعة‬
‫دوران ريخخش التوربينخخة وبالتخخالي الجخخزء ال خدوار فخخي المولخخد (أي عخخدد اللفخخام فخخي الدقيتخخة)‬
‫ورستخدم هذ التوربينام المولد الحثخي –السخابق اعةخارة إليخه‪ -‬لخذا يكخون تخرج التيخار مخن‬
‫المولد ذو رردد ثابتا‬
‫توربيندات السددرعة المتريددر "‪ :"Variable Speed Wind Turbines‬رعتمخخد هخخذ التوربينخخام علخخي رريخخر‬
‫سرعة دوران ريش التوربينة وبالتخالي الجخزء الخدوار فخي المولخد ممخا يخلدي إلخي اتختالف‬
‫ترج المولد ورستخدم هذ التوربينخام المولخد التزامنخ وال رحتخاج إلخي لخندوق سخرعام‬
‫مما يلدي إلي زيادة حجم المولدام التزامنية متار ة بالمولدام الالرزامنيخة ويتطلخب ربخم‬
‫هخخذ التوربينخخام علخخي الاخخبكة الكهربيخخة ضخخبم رخخردد التيخخار النخخارج منه خا وذلخخك باسخختخدام‬
‫إليكترو خام التخخوي "‪ "Power Electronics‬وهخي مجموعخخة مخخن الوحخدام اعليكترو يخخة التخخي‬
‫رخختحكم فخخي التيخخار الكهربخخي ليخخخرج بخخالتردد المطلخخوب كمخخا يمكنهخخا العمخخع باخخكع نيخخد ع خن‬
‫روربينخام السخرعة الثابتخخة كوحخدام منفاخلة "‪ "Standalone Units‬أي رعمخع كمخخا لخو كا خخت‬
‫محطة كهرباء مستتلةا‬
‫مزارع الرياح "‪ :"Wind Farms/Parks‬هي مجموعة من روربينام الرياح المتواندة في مكخان واحخد يختم‬
‫روليلها سويا لتوليد الطاقة الكهربية التي رنتع عبر تطوط النتع والتوزيع للمستهلكينا‬
‫‪www.energyandeconomy.com‬‬
‫‪-3-‬‬
‫نشرت في ‪ :‬مجلة الكهرباء العربية‪ ،‬العدد ‪ -91‬ديسمبر‪2007‬‬
‫و ظرا للتأثير المهم لسرعة الرياح علي الطاقة المولدة فخنن بعضخا مخن مخزارل الريخاح رتخام‬
‫داتخخع الميخخا ويطلخخق عليهخخا المخخزارل البحريخخة "‪ "Off-Shore Wind Farms‬حيخخ رررفخخع‬
‫شكـل (‪ :)2‬جانب من مزرعة الرياح بالزعفرانة‬
‫شكل(‪ :)3‬مزرعة رياح ميدلجرندن البحرية‬
‫الواقعة خارج ميناء كوبنهاجن‬
‫سرعام الرياح عنها في اليابسة وروند بعخا الماخروعام الرياديخة علخي مسختوي العخالم‬
‫أما رلك التخي رتخام علخي اليابسخة فتسخمي المخزارل الاخاطئية "‪ "On-Shore Wind Farms‬مثخع‬
‫رلخك المونخخودة بمنطتخة الزعفرا خخة بخالبحر اوحمخخر والتخخي رضخم العديخخد مخن مخخزارل الريخخاح‬
‫وعلخخي الخخرغم مخخن اررفخخال ركلفخخة المخخزارل البحريخخة ولخخعوبة رركيبهخخا ولخخيا تها متار خخة‬
‫بالمزارل الااطئية إال أن هذ الماروعام ضرورية من أنع زيادة المنافسة واكتسخاب الخبخرة‬
‫والعمع في بيئة ماروعام المزارل البحريةا‬
‫إنتاج الطاقة الكهربية من طــاقة الرياح‬
‫رحول التوربينام الطاقة الحركية "‪ "Kinetic Energy‬في الريخاح إلخي كهربخاء ومعظخم روربينخام الريخاح‬
‫التجارية هي ماكينام ذام محور أفتي دوار يثبت عليه ثالثة ريش "‪ "Blades‬كما في ةكع رقم (‪ )4‬في‬
‫بدء التاريع يعتمد المولد الحثخي "‪ "Induction Generator‬علخي سخحب ريخار كهربخي مخن الاخبكة الكهربيخة‬
‫والذي يكون ذو رردد ثابت (‪ 50‬هيررز في مار) مخع سخبة رريخر طفيفخة (‪5‬ا‪ )%0‬وهخو مخا يعنخي أن‬
‫التوربينة رعمع في البدايخة كمورخور حتخ راخع سخرعة دوران الخريش إلخي قيمخة رختلخف بحسخب راخميم‬
‫التوربينة (مثال ‪ 27‬لفه‪/‬دقيتة) يدور معها عامود الدوران المركزي والذي ينتسم إلي قسخمين اوول قبخع‬
‫لندوق السرعام "‪ "Gear Box‬ويسخمي العخامود المخنخفا السخرعة "‪ "Low-Speed Shaft‬ويطلخق عليخه‬
‫بعد رفع سرعته بواسطة لخندوق السخرعام العخامود العخالي السخرعة "‪ "High -Speed Shaft‬ليخدور معخه‬
‫الملف بداتع المولد في مجال مرناطيسي "‪ "Magnetic Field‬بسرعة أعلي من سرعة التوليد والتي غالبخا‬
‫ما ركون ‪ 1500‬لفه‪/‬دقيتة ومن الجدير بالذكر أ ه عنخد رسخاوي سخرعتي التوليخد وسخرعة الملخف (‪1500‬‬
‫لفه‪/‬دقيتة) ال حاع علي كهرباء فالتوليد يبدأ من (‪ 1501‬لفه‪/‬دقيتة) حتخ (‪ %2 + 1500‬لفه‪/‬دقيتخة)‬
‫فنذا زاد عدد اللفام عن هذ التيمة رفاع التوربينخة أروماريكيخا وذلخك للحفخاظ علخي قيمخة التخردد عنخد ‪50‬‬
‫هيررزا‬
‫ولضخخمان االسخختفادة بأقاخخي قخخدر مخخن طاقخخة الخخريح يسخختخدم ظخخام لتونيخخه "‪ "Yawing‬التوربينخخة فخخي ارجخخا‬
‫الريخخاح ف خنذا مخخا اررفعخخت سخخرعة الريخخاح عخخن ‪ 25‬متر‪/‬ثا يخخة فخخنن الفرامخخع "‪ "Brakes‬رمنخخع الخخريش مخخن‬
‫‪www.energyandeconomy.com‬‬
‫‪-4-‬‬
‫نشرت في ‪ :‬مجلة الكهرباء العربية‪ ،‬العدد ‪ -91‬ديسمبر‪2007‬‬
‫الخخدوران مخافخخة أن ر خلدي سخخرعة الريخخاح العاليخخة إلخخي رحطمهخخا وركسخخير اونخخزاء ال خدّوارة فخخي الحاوي خة‬
‫"‪"Nacelle‬ا‬
‫رُثبت الحاوية علي برج "‪ "Tower‬يُانع من الحديد المعالج حراريا ليتحمع مكو ام الحاوية والتي ياع‬
‫وز ها إلي قرابة الثالثين طخن ويمكخن أن رختلخف اررفاعخام اوبخراج لخنف طخراز التوربينخة ممخا يخلدي‬
‫للحاول علي طاقخة أكبخر مخن التوربينخام ذام اوبخراج العاليخة ( ظخرا لزيخادة سخرعة الخريح مخع اررفخال‬
‫التوربينة) وإلي نا ب احتواء الحاوية والبرج علي مكو ام التوي الكهربية ومعدام التحكم المستخدمة‬
‫في راريع ومراقبة أداء التوربينام فنن الحاوية رحول اوحمال الهيكلية "‪ "Structural Loads‬إلي البرجا‬
‫‪ -1‬الريش‬
‫‪ -2‬الدوار‬
‫‪ -3‬اتجاه دوران الريشة خطويا‬
‫‪ -4‬الفــرامــل‬
‫‪ -5‬العامود المنخفض السرعة‬
‫‪ -6‬صندوق السرعــات‬
‫‪ -7‬المــولد‬
‫‪ -8‬وحدة التحكم (المتحكم)‬
‫‪ -9‬قَيّاس السرعة‬
‫‪ -10‬موجه التوربينة‬
‫‪ -11‬الحــاوية‬
‫‪ -12‬العامود العالي السرعة‬
‫‪ -13‬مق َود التوجيه‬
‫‪ -14‬موتور التوجيه‬
‫‪ -15‬البرج‬
‫شكل (‪ :)4‬مكــونـــات تــوربيـــنة الريـــاح‬
‫تصميمات توربينات الرياح‬
‫يمكن لألعمدة العالية السرعة أن ردور عند سرعام ثابتة أو متريرة استنادا إلي راميمها ورعتمد بعا‬
‫التوربينام الحديثة علي ظرية السرعة المتريرة والتي رسمح للتوربينام الكبيرة أن رعمع كما لو كا ت‬
‫عجلة حرة "‪"Flywheel‬ا ويستدعي راميم روربينام كبيرة زيادة مساحة سطح الدوران والتي رتناسب‬
‫عكسيا مع سرعة الدوران أي أ ه كلما زاد طول الرياة كلما زادم مساحة سطح الدوران ولتنخفا‬
‫السرعة برر الحفاظ علي سرعة سن الرياة "‪ "Blade Tip‬في الحدود التاو وفي الوقت الراهن‬
‫رامع التاميمام الحديثة لتوربينام الرياح علي‪:‬‬
‫‪ ‬التحكم في التدرة إما عن طريق التحكم الثابت "‪ "Stall Control‬أو التحكم الخطو ‪"Pitch‬‬
‫"‪Control‬ا‬
‫في روربينام التحكم الخطوي "‪ "Pitch Control Wind Turbines‬ردور ريش التوربينة تطويا‬
‫(حول محورها الطولي "‪ )"Longitudinal Axis‬ولضمان الحاول علي أقاي عزم عند أقع‬
‫سرعة رعمع برامج التاريع ومراقبة اوداء علي إدارة ريش التوربينة بحي رستخلص أقاي‬
‫طاقة حركة من الريحا‬
‫‪www.energyandeconomy.com‬‬
‫‪-5-‬‬
‫نشرت في ‪ :‬مجلة الكهرباء العربية‪ ،‬العدد ‪ -91‬ديسمبر‪2007‬‬
‫في روربينام التحكم الثابت "‪ "Stall Control Wind Turbines‬رثبت الريش في الدوار‬
‫عند زاوية ثابتة مما يلدي إلي ا خفا الطاقة المنتجة عند السرعام العالية وذلك تيجة‬
‫ونود ريارام فاع "‪ "Separation Flows‬بين ريش التوربينة والريح رتلع من استخالأ طاقة‬
‫الحركة وبالتالي رنخفا الطاقة المنتجةا‬
‫"‪"Rotor‬‬
‫‪ ‬المولد الالرزامني المزدوج السرعة أو تع الحركة بدون لندوق سرعام إلي مولد رزامني‬
‫متعدد اوقطاب مع استخدام إليكترو ام قوي "‪ "Power Electronics‬رتحكم في رردد التيار النارج‬
‫من روربينام السرعة المتريرة (كما سبق ةرحه في مفاهيم أساسية‪/‬التوربينام المتريرة‬
‫السرعة)ا‬
‫رتراوح قدرام روربينام الرياح (أو حجمها) بداية بكسر الكيلووام "‪ "Kilowatt‬إلي بعا الميجاوام‬
‫"‪ "Megawatts‬ويعتبر طول الرياة هو العامع الحاسم في رحديد قدرة التوربينة – فكلما زاد طول‬
‫الرياة كلما زادم مساحة سطح الدوران في ف الوقت فنن اوبراج العالية رجعع مستوي الريش‬
‫أعلي من سطح اور حي رررفع سرعة الريح فتزيد كثافة الطاقةا وبافة عامة أثبتت روربينام‬
‫الرياح الكبيرة أن ركلفتها أفضع تيجة للتحسينام التي أدتلت في راميمها وا خفا قيمة اوعمال‬
‫الكهربية والمد ية الالزمة لتلك التوربينام وبالتالي رحسنت اقتااديارها وبخالة في حال إ ااء مزارل‬
‫رياحا‬
‫أنواع توربينات الرياح‬
‫رُانف روربينام الرياح بالنسبة لمحور الدوران إلي وعين همخا روربينخام أفتيخة المحخور‬
‫"‪ Axis Wind Turbines‬وروربينام رأسية المحور "‪ "Vertical Axis Wind Turbines‬والتوربينام اوفتية‬
‫المحور هي التي يكون محور دورا ها موازيا لسطح اور ويمكن وضعها إمخا فخي موانهخة أو عكخ‬
‫ارجا الريح ورتميز التوربينام التي روضع في موانهة الريح "‪ "Up Wind‬بتأثرها بالريح باكع مباةخر‬
‫وهذا النول من التوربينام هو الاائع االستخدام أما التوربينام رأسية المحور فهخي التخي يكخون محخور‬
‫ويمكخخن اسخختخدام كخخال النخخوعين فخخي روليخخد الكهربخخاء وإن كا خخت‬
‫دورا هخخا عمخخودي علخخي سخخطح اور‬
‫التوربينام الرأسية المحور غالبا ما رستخدم في اوغرا الميكا يكية مثع ضا الميا ا‬
‫‪"Horizontal‬‬
‫توربينات الرياح األفقية المحور‬
‫حاليخخا رسخختخدم روربينخخام الريخخاح اوفتيخخة المحخخور ثخخال ريخخش علمخخا بخخأن بخخدايام هخخذا النخخول ررنخخع إلخخي‬
‫التوربينة ذام الرياة الواحدة ثم رطورم إلي رياتين ويرنع سبب ا تاخار اسختخدام الخثال ريخش إلخي‬
‫أن روزيع وروازن اوحمال علي محور الدوران يكون أفضع من استخدام رياة واحدة أو رياتين ويعد‬
‫حساب اوحمال الواقعة علي محور الدوران أمرا بالغ اوهمية حي يبلغ وزن الرياة الواحخدة ال ُماخنعة‬
‫مخخن مخخادة الفيبخخرنالس قرابخخة ال خ ‪ 2000‬كيلخخونرام (‪ 2‬طخخن) ورونخخد روربينخخام متعخخددة الخخريش ‪"Multi-‬‬
‫"‪ Blades Wind Turbines‬إال أ ها غالبا ما رستخدم في ضا الميا ا وقد رطورم قدرام التوربينام اوفتية‬
‫المحخخور مخخع مخخرور الوقخخت ففخخي ماخخر اسخختخدمت روربينخخام ذام قخخدرام ‪ 100‬و ‪ 300‬كيلخخوام فخخي‬
‫المزارل التجريبية التي أ اأم بالرردقة في التسعينام ثم رطور اومخر لتسختخدم روربينخام ذام قخدرام‬
‫أكبر بمزارل الزعفرا ة ورستخدم التوربينام اوفتية المحور في روليد الكهرباء كما في ةكع (‪)5‬ا‬
‫‪www.energyandeconomy.com‬‬
‫‪-6-‬‬
‫نشرت في ‪ :‬مجلة الكهرباء العربية‪ ،‬العدد ‪ -91‬ديسمبر‪2007‬‬
‫توربينة عكس‬
‫اتجاه الريح‬
‫توربينة مواجهة‬
‫التجــاه الريح‬
‫متعددة‬
‫الريش‬
‫ثالث‬
‫ريش‬
‫شكل (‪ :)5‬رسم توضيحي لتوربينات الرياح األفقية المحور‬
‫توربينات الرياح الرأسية المحور‬
‫رتميز هذ التوربينام بمحور رأسي للدوران وغالبا ما يزيد عدد الريش عخن ثالثخة ويوضخح ةخكع رقخم‬
‫(‪ )6‬بعا أةكال التوربينام الرأسية المحور والتي عادة ما رستخدم في التطبيتام الميكا يكية مثع ضا‬
‫الميا ومن هذ التوربينام روربينة داريوس والتي رأتذ ةكع مضخرب البخيا ورنسخب هخذ التوربينخة‬
‫إلي المهندس الفر سي "نورج داريوس ‪ "George Darrieus‬الذي ابتكرها عام ‪ 1931‬مخع العلخم بونخود‬
‫أةكال أتر للتوربينام الرأسخية منهخا مخا هخو علخي ةخكع حخرف "‪ "V‬ومنهخا مخا هخو علخي ةخكع حخرف‬
‫"‪ "H‬وأيضخا روربينخة سخافو يوس التخي ابتكرهخخا المهنخدس الفنلنخدي "سخيجوارد سخخافو يوس ‪Siguard J.‬‬
‫‪ "Savonius‬ويتميز هذا النول من التوربينام بسخهولة عمليخام التاخريع والاخيا ة متار خة بالتوربينخام‬
‫اوفتية المحور كما أ ها ال رحتاج إلي ظام رونيها‬
‫توربينة سافونيوس‬
‫طــراز – ‪1‬‬
‫توربينة سافونيوس‬
‫طــراز – ‪2‬‬
‫توربينة داريوس‬
‫حرف ‪H‬‬
‫شكل (‪ :)6‬صور لبعض توربينات الرياح الرأسية المحور‬
‫العـوامل المؤثرة في إنتاج الطاقة‬
‫يتخخأثر إ تخخاج روربينخخام الريخخاح رخخأثرا مباةخخرا بسخخرعة الريخخاح حي خ رتناسخخب الطاقخخة المنتجخخة مخخع مكعخخب‬
‫السرعة ولبيان هذ العالقة ضرب المثال التالي إذا كا ت سرعة الريح ‪ 5‬متر‪/‬ثا ية فنن الطاقة النارجة‬
‫رعادل –رتريبا‪ 125 -‬وحدة طاقة فنذا اررفعت السرعة وألبحت ‪ 6‬متر‪/‬ثا يخة فخنن الطاقخة النارجخة رزيخد‬
‫إلي ‪ 216‬وحدة طاقةا ويبين هذا المثخال البسخيم كيخف أن اررفخال سخرعة الخريح بمتخدار ‪ 1‬متر‪/‬ثا يخة أدي‬
‫‪www.energyandeconomy.com‬‬
‫‪-7-‬‬
‫نشرت في ‪ :‬مجلة الكهرباء العربية‪ ،‬العدد ‪ -91‬ديسمبر‪2007‬‬
‫إلي زيادة كبيرة في الطاقة المنتجة أيضا رتأثر الطاقة المنتجة من التوربينام بعوامع أتري منها كثافخة‬
‫الهواء واررفال البرج ومساحة سطح الخدوران ورخأثير التوربينخام علخي بعضخها الخبعا"‪"Wake Effect‬‬
‫إال أن التأثر المباةر يكون مع سرعة الرياحا‬
‫طـــاقة الرياح في مصـــر‬
‫رتميز مار بالعديد من المناطق ذام سرعام الرياح العالية ومن أهخم هخذ المنخاطق رلخك الواقعخة علخي‬
‫ساحع البحر اوحمر وتليج السوي مثع الزعفرا ة وتليج الزيت وبافة عامة ركون سرعام الريخاح‬
‫فخي ةخخهور الاخخيف أعلخي منهخخا فخخي ةخخهور الاختاء فخخي رلخخك المنخخاطق وياخع المتوسخخم السخخنوي لسخخرعة‬
‫الرياح بالزعفرا ة حوالي ‪ 9‬متر‪/‬ثا ية علي اررفال ‪ 25‬متر في حين أ ها راع إلي ‪5‬ا‪ 10‬متر‪/‬ثا ية في‬
‫تليج الزيت عند ف االررفالا‬
‫في مارس ‪ 2003‬لدر أطل رياح رفايلي لخليج السوي بالتعاون مع معامع ريزو الد مركية وفخي‬
‫فبراير ‪ 2006‬لدر أطل رياح نمهورية مار العربية و ظرا لتمتع مار بالعديد من المنخاطق ذام‬
‫سرعام الرياح العالية ساهمت العديد من الجهام الدولية مخع ماخر فخي إ اخاء ماخروعام ريخاح لتوليخد‬
‫الكهرباء وربطها علي الابكة وقد بلرت التدرة المركبة اعنمالية ‪ 230‬ميجاوام فخي حخين رونخد ثخال‬
‫ماروعام أتخري قيخد التنفيخذ ربلخغ قخدررها اعنماليخة ‪ 320‬ميجخاوام ورمثخع سخبة ماخاركة الريخاح مخن‬
‫إنمخالي التخدرام المركبخة ‪1‬ا‪ %1‬فخي يوليخو ‪ 2007‬ومخن المتوقخع الولخول بننمخالي طاقخة الريخاح إلخي‬
‫‪ 850‬ميجاوام بحلول عام ‪ 2010‬لتمثع ماخاركتها حخوالي ‪ %3‬مخن إنمخالي التخدرام المركبخة فخي ذلخك‬
‫الوقت ولتبلغ حو ‪ %12‬من الطاقة الكهربية المولدة عام ‪2020‬ا‬
‫‪www.energyandeconomy.com‬‬
‫‪-8-‬‬
Download