الأطلس العالمي لطاقة الشمس والرياح
ما هو الأطلس العالمي لطاقة الشمس والرياح ؟
هو عبارة عن أطلس الكتروني يحتوي على معلومات شاملة عن قيمة الطاقات المتجددة المتوفرة بالعالم. حيث يوفر خرائط من معاهد تقنية من حول العالم وأدوات تساعد على تقييم تقنيات الطاقات المتجددة وإمكانية استخدامها. يعتبر الأطلس محفز أساسي لدعم تطور سياسات الطاقة وخططها المستقبلية, ويعمل أيضاً على دعم المستثمرين ليتمكنوا من دخول سوق الطاقات المتجددة.
لماذا الأطلس العالمي لطاقة الشمس والرياح؟
ماهي النسبة التي يمكن أن تشارك فيها الطاقات المتجددة من الطاقة بكل دولة؟ وأين تتمركز هذه الطاقات؟ ما هي التقنية التي تمكننا من استثمار هذه الطاقات للحصول على أعلى ربح؟ ما هو حجم الاستثمارات التي يمكن خلقها وهل هناك سوق كافية لاستيعابها؟تقييّم وضع الطاقات المتجددة هو الخطوة الأولى للإجابة على هذه الأسئلة حتى نستطيع أن نخلق بيئة وسوق لتمكين ونشر الطاقات المتجددة. هذه الخطوةِ الأولى تَتطلّبُ استثمارات كبيرة ودراسات للتقييم ومستوى عالي من المعرفة التقنية, لِهذا وجود مصدر عالمي مفتوح يزودنا بالمعلومات الكافية يسهل علينا الإجابة وتجاوز مرحلة الخطوة الأولى للاستثمار بسهولة.
قاعدات بيانات الطاقات المتجددة تركز بشكل رئيسي على المعلومات الأساسية, مثل المعلومات الفيزيائية كسرعة الرياح وشدة الإشعاع الشمسي في منطقة معينة. وبعضها الآخر يوفر معلومات اقتصادية أو قانونية مثلاً ما هي السياسات المتبعة في بلد معين حول الطاقة المتجددة أو ما هي آليات دعم الطاقات المتجددة في بلد ما.
بعد أن وصلتنا العديد من الطلبات التي تسأل عن برامج النمذجة والمحاكاة التي تعنى بالطاقات المتجددة، وطريقة عملها، نقدم لكم هنا برنامج Open Wind من أهم البرامج لدراسة ونمذجة المزارع الريحية, حيث يقوم بعد إعطائه المعلومات المطلوبة بتصميم مزرعة العنفات الريحية و إيجاد أفضل طريقة لتوضعها في الموقع المطلوب والقدرة المتوقع إنتاجها من العنفة وغير ذلك الكثير. في النموذج التالي قمنا بدراسة منطقة السخنة في سوريا.
برنامج OpenWind
مقدمة:
لا یشك أحد من الدارسین أو الباحثین الآن بعلاقة المعلوماتیة بكل العلوم و التطبیقات، لأنها اقتحمت مجالات عمل العلوم المختلفة دون استئذان، و قُبلت برحابة صدر لأنها قدمت حلولاً و بدائل لمسائل ملحة في ذلك العلم أو التطبیق و سواه. و المعلوماتیة التي تجذرت في النصف الثاني من القرن العشرین هي تعریب لمصطلح Informatics
حیث تعني بمفهومها الحدیث بأنها فرع علمي یهتم بطرق جمع البیانات و المعلومات، و دراسة خصائصها و أسالیب معالجتها و إعادة تنظیمها و وحفظها وتوزیعها (نشرها)، و تیسیر سبل استخدامها في مختلف المجالات العلمیة و العملیة، معتمدة في ذلك كله على تقنیات الحاسب الآلي وبرمجة العمل بواسطته بغرض انجاز المهام المطلوبة بأقصى ما یمكن من الدقة و الكفاءة و السرعة والتوفير في الوقت و التكالیف. و جاءت نظم المعلومات Information Systemsكجانب من جوانب المعلوماتیة یهتم بمجموعة المعلومات المتعلقة بظاهرة واحدة أو مجموعة من الظواهر المرتبطة مع بعضها بتأثیر متبادل تحكمه عوامل مكانیة أو زمنیة أو سواها.
تعتبر صناعة الطاقة الريحية مؤخراً من أكثر قطاعات الطاقة نمواً حول العالم, حيث يوجد اليوم العديد
من العنفات الريحية قيد
التشغيل و التي تنتج ما مجموعه 238.5 غيغا واط من الاستطاعة الكهربائية حتى نهاية عام 2011, وبزيادة قدرها 41 غيغا واط عن عام 2010, وبحسب الجمعية العالمية للطاقة الريحية وبحسب بيانات عام 2010 فإن طاقة الرياح أنتجت 430 تيرا واط ساعي سنوياً, اي ما يشكل نسبة 2.5 % من الاستعمال العالمي للطاقة.ما بين عامي 2005 و2010 كان متوسط النمو السنوي للطاقة الريحية المركبة الجديدة حوالي 27.6%, و من المتوقع أن يصل اختراق سوق الطاقة الريحية إلى 3.35 % بحلول عام 2013 و 8% بحلول عام 2018.
حول العالم كان إنتاج الطاقة الكهربائية من مصادر ريحية يتضاعف كل ثلاث سنوات, ما بين عامي 2000 و 2006. الولايات المتحدة الأمريكية كانت في طليعة الدول المقيمة للمزارع الريحية وقادت العالم في إنتاجية الطاقة الريحية ما بين فترة الثمانينات والتسعينات.
تقنيات ربط مزارع عنفات إنركون مع الشبكة وإدارتها
1- مولد إنركون الحلقي ونظام إدارة الشبكة Enercon Annular Generator and Management System
يعتبر المولد الحلقي المكون الرئيسي في نموذج عنفة إنركون الذي يعمل بدون علبة سرعة حيث يربط المولد التزامني ذو السرعة المنخفضة مباشرة مع الدوار وهنا يتغير توتر وتردد الخرج تبعاً لسرعة الرياح ويتم تبديلهما من خلال نظام إدارة الشبكة ليلائمان بارامترات الشبكة. ونستطيع التحكم بتوتر الخرج وسرعة الدوران من خلال التحكم بزاوية انحراف الشفرات والتحكم بالتهييج. تمر الاستطاعة الكهربائية المولدة إلى نظام إدارة الشبكة الذي يتألف من مقوم وحلقة تيار مستمر ومعرج، ويضمن المعرج أن تكون مواصفات استطاعة الخرج مطابقة لمواصفات الشبكة حيث يتم تغيير التوتر والتردد وفقاً لذلك ويتم رفع توتر المعرج (ذي التوتر 400V ) بواسطة محولة ليلائم التوتر المتوسط المطلوب من قبل الشبكة. يقدم هذا النظام عدة محاسن للأداء كإدارة الاستطاعة الردية والمساهمة في الحفاظ على مستويات التوتر، وبسبب التحكم الديناميكي الممتاز يقوم النظام بدعم الشبكة في الحالات الحرجة كقصر الدارة أو الاختناقات وهذه الطريقة تحسّن أمان واستقرار نظام الطاقة.
مولد إنركون الحلقي ونظام إدارة الشبكة
تخزين الهيدروجين في أبراج العنفات الريحية
1- تخزين الهيدروجين في أبراج العنفات الريحية Hydrogen Storage in Wind Turbine Towers:
إن الهدف الرئيسي من أبراج العنفات الريحية الحديثة ذات البنية المخروطية المصنعة من الفولاذ حمل الجزء الدوار لارتفاعات كبيرة بشكل متين. يمكن أيضاً استخدام هذا البرج لتخزين الهيدروجين عند العمل خارج أوقات الذروة، حيث يقوم الوسيط الكهرليتي باستخدام الطاقة المتولدة من مولد العنفة الريحية أو من الشبكة لتوليد الهيدروجين ثم تخزينه في أبراج العنفات الريحية. هذا الهيدروجين المختزن يمكن أن يستخدم لاحقاً لتوليد الطاقة بواسطة خلايا الوقود في أوقات الذروة.
سعة الطاقة المختزنة يمكن أن تخفف مشكلة الطبيعة المتقطعة لطاقة الرياح وبالتالي تزويد المستهلكين بالطاقة اللازمة أوقات الذروة بشكل اقتصادي.
تم اقتراح فكرة تخزين الهيدروجين في برج العنفة من قبل المركز الوطني للطاقات المتجددة في الولايات المتحدة الأمريكية National Renewable Energy Laboratory (NREL) عام 2003. وسنرى فيما يلي:
- أهمية الأخذ بعين الاعتبار تخزين الهيدروجين داخل برج العنفة.
- التحليل الاقتصادي الأمثل للبرج المخزن للهيدروجين.
- المقارنة بين تكاليف تخزين الهيدروجين في برج العنفة وتكاليف تخزين نفس الكمية من الهيدروجين باسطوانات الضغط.
التحكم بالعنفات الريحية
ان التحكم بالعنفات الريحية هو عملية ضرورية للحفاظ على أقل تكلفة للصيانة و الحصول على أداء ذو كفاءة عالية. كما أن نظام التحكم يضمن التشغيل الآمن للعنفة ، و الحصول على خرج مثالي. وتأمين أطول حياة ممكنة لبناء العنفة.
سرعة العنفة الدورانية و سرعة المولدة هما المفتاحان اﻷساسيان للتحكم في خرج العنفة وسيتم هنا شرح بعض استراتيجيات التحكم وكيف يمكن التحكم في هاتان السرعتان.
توزيع العنفات في المزرعة الريحية
عند وضع عدة عنفات جانب بعضها البعض في موقع ما فإن أول مشكلة يمكن أن تظهر هي مسألة الأبعاد بين العنفات والتي يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار من وجهة النظر الأيروديناميكية لتجنب ضياعات الاستطاعة الكبيرة وغير المبررة والتي تنتج عن التأثير المتبادل بين العنفات وإلا لن تعمل المزرعة بشكل اقتصادي منذ البداية.
يعبَّر عن ضياعات الاستطاعة الناتجة عن التأثير المتبادل بين العنفات بالمردود الأيروديناميكي للمزرعة والذي يعرّف بأنه الطاقة المنتجة من كامل المزرعة كنسبة من مجموع معدل الطاقة المنتجة التي يمكن أن تنتج فيما لو كانت العنفات تعمل بشكل مستقل كلاً على حدا بدون تداخل ويكون أقل من 100 %، ويجب أن يكون عالٍ قدر الإمكان.
تصميم المزرعة الريحية
مقدمة Introduction:
المزرعة الريحية هي مجموعة من العنفات الريحية تتواجد في موقع واحد، وترتبط مع بعضها البعض ومع الشبكة لإنتاج الطاقة الكهربائية، وهذا الإنتاج يتفاوت مع الرياح. تحتوي المزرعة الريحية على محتويات جديدة قد لا تحتويها محطات الطاقة الأخرى والضرورية لعمليات التشغيل الصحيح:
1) نظام تجميع الاستطاعة الكهربائي (Electrical Power Collection System):
يتم تجميع الاستطاعة الناتجة عن العنفات الريحية عبر استخدام هذا النظام وتكون الاستطاعة بتوتر متوسط حوالي (15 -35 كيلو فولط ) ويتألف من:
– كابلات أرضية تمر خلال صفوف العنفات الريحية.- كابلات هوائية تصل بين صفوف العنفات إلى المحطة الثانوية.
التأثيرات البيئية للعنفات الريحية
مقدمة Introduction:
تعتبر العنفات الريحية صديقة للبيئة فهي لا تقوم بتلويث الهواء بمخلفات غاز ثاني أكسيد الكربون أو مركبات الكبريت أو الفحوم الهيدروجينية كما تفعل محطات التوليد التقليدية، كذلك لا تسبب مشاكل التخلص من بقايا النفايات، كالنفايات المشعة المتبقية في المحطات النووية. ومما يميز العنفات الريحية عن غيرها من محطات الطاقة هو أنّ تأثيرها على البيئة يكون محلي فقط في المكان الذي تتواجد فيه المزرعة الريحية، لذلك يشمل دراسة التأثير البيئي للعنفة الريحية الأفكار التالية:
– الضجيج الناتج عن العنفة الريحية.
– تأثير ظل العنفة.
– التداخل مع إشارات الراديو.
– مساحة الأرض المستخدمة لإقامة المزرعة الريحية.
– التأثير على حياة الطيور.
رد مع اقتباس
