تصميم وتصنيع منظومة توجيه كهربائية لمراوح إنتاج الكهرباء

أجرى باحثون في مركز بحوث الطاقة في نينوى تجارب عديدة لغرض دراسة ضرورة تصنيع منظومة التوجيه والسيطرة (Yawing System) للحصول على الطاقة الكهربائية، من خلال منظومات توليد الكهرباء من الرياح.
وقد تحدث أحد الباحثين في هذا المجال قائلاً :"إن هناك العديد من البحوث والدراسات التي وضعت لإنتاج الطاقة الكهربائية بواسطة الرياح، وبمشاركة وزارة الصناعة التي كان لها الفضل الأكبر في إكمالها، مستندة على فكرة أن استخدام طاقة الرياح كمصدر من مصادر الطاقة ليست فكرة جديدة بل هي فكرة خدمت الإنسان منذ أكثر من (2000) سنة، وهذا ما جاء في التاريخ القديم عن كيفية استخدام طواحين الهواء من خلال الحضارات القديمة في كل من العراق وايران ومصر والصين، ونقل هذه التقنية إلى أوربا لتظهر في ايطاليا، وفرنسا، واسبانيا والبرتغال وبعدها في أنكلترا، وهولندا، وألمانيا)، والتي اعتبرت طاقة الرياح فيها هي أحدى أنواع تحولات الطاقة الشمسية، إذ تتكون الرياح كمحصلة لتيار الهواء الذي يهب من منطقة الضغط العالي ذات درجة الحرارة المرتفعة نتيجة الأشعة الشمسية التي تصل إلى منطقة الضغط الواطئ ذات درجة الحرارة الواطئة".

وتابع في حديثه :"إن الطاقة المتولدة من الرياح، أي تكنولوجيا استخدام الرياح لتوليد الطاقة الكهربائية، هي أسرع مصادر توليد الكهرباء الجديدة نموا على الصعيد العالمي، حيث يتم من خلالها إنتاج الطاقة من الرياح بواسطة توربينات ذات ثلاث ريش تديرها الرياح عند وضعها على قمة أبراج مرتفعة، وتعمل كما تعمل المراوح ولكن بطريقة عكسية، فبدل استخدام الكهرباء لإنتاج الرياح تقوم هذه التوربينات باستعمال الهواء لإنتاج الطاقة".

وبين :"انه في هذه التجارب تم تصنيع توربين هواء بقطر (1,5) متر مع منظومة توجيه كهربائية يتم تغذيتها بالطاقة من المولد الخاص بالتوربين عن طريق مؤشر الرياح (Vane pointer ) المرتبط بمفتاح كهربائي ثنائي (duel switch)، بحيث تكون حركة المحرك الكهربائي وحركة مؤشر الرياح بتوافق تام لمواجهة الرياح وبالاتجاهين المتعاكسين، كما وتضمنت التجربة دراسة تأثير سرعة الرياح المختلفة ومقدار تيار المحرك الكهربائي على مقدار تطابق محوري مؤشر الرياح ومحور التوربين أي ما يسمى بزاوية التطابق".

ومن جانبه أكد الباحث (حقي اسماعيل محمود) احد المختصين في المركز (لوكالتنا) :"إن احد الأجزاء المهمة في منظومات توليد الكهرباء من الرياح هي منظومة التوجيه والسيطرة أو ما يسمى بالـ (Yawing System) وواجبها هو جعل توربين الهواء مواجها للرياح بشكل دائم للحصول على أقصى طاقة ممكنة، كما تسيطر على إيقاف التوربين عند سرعة الرياح العالية تجنبا للأضرار وإعادته للعمل بعد زوال الخطر".

أما عن الجوانب العلمية في هذا المجال تحدث قائلاً :"ابتدأ العمل الجاد لمشاريع طاقة الرياح في مجالي الضخ وتوليد الكهرباء لأول مرة في العراق وبالتحديد في مركز بحوث الطاقة والبيئة عام 1993 بعد إن كان يقتصر على جمع البيانات والبحوث النظرية فقط، حيث هدف البحث إلى تصميم وتصنيع منظومة توجيه كهربائية تتألف من محرك كهربائي ( 12v , 20w ) الذي يعمل بالتيار المستمر مع تشكيلة تروس (Gear & pinion) ملحقه به لتدوير توربين الهواء مع منظومة سيطرة تعمل مجتمعة لكي يواجه التوربين الرياح ويحصل على أقصى طاقة منها، هذا المحرك الكهربائي يستمد طاقته من نفس مولد المروحة المسؤول عن شحن بطارية المنظومة، وتم فعلاً تصنيع توربين هواء بسيط خاص بشحن بطارية (12 فولت) مع استخدام محرك كهربائي يعمل بالتيار المستمر وبالمواصفات ( 12v,20w ) مثبت عليه ترس صغير (pinion) متعشق مع ترس كبير (Race) ذي أسنان خارجية، كانت نسبه عدد الأسنان بين الترسين هي ( 1/5 ) بحيث أن الترس الكبير مثبت على الطبلة الدوارة (Turn Table) للتوربين، أما المحرك فمثبت على قاعدة متصلة بالبرج (ثابت)، عند دورانه يحرك التوربين والنصل ومؤشر الرياح (كامل المنظومة)حسب اتجاه الدوران عن طريق الـ (Tail Vane) المرتبط بحدبة (Cam) تعمل مع مفتاح كهربائي ثنائي (Duel Switch) الذي بدوره يعكس حركة المحرك في الاتجاهين بحركة توافقية مع حركة المؤشر عن طريق منظومة سيطرة مؤلفة من ريليات (Relays) ومقاومة متغيرة كاربونية لضبط مقدار التيار المناسب وجعل الحركة للمحرك والمؤشر بنفس التوافق، لضمان الاستجابة الصحيحة لمواجهة التوربين للرياح".

وعن أهم الاستنتاجات التي خرجت بها تلك البحوث والتجارب تحدث قائلاً :"استنتجنا من هذه البحوث مدا أهمية هذا الموضوع بعد تسجيل البيانات المستحصلة باستخدام الأجهزة (مقياس التيار الكهربائي الرقمي (Digital Ammeter) وجهاز قياس سرعة الرياح ذي السلك الحار الرقمي (Hot Wire Digital Anemometer ) )، والتي بينت العلاقة بين التيار الخاص بالمحرك الكهربائي ومقدار زاوية التطابق بين محوري المؤشر والتوربين باستخدام سرعة رياح مختلفة وان الزاوية أعلاه تصبح (صفرا) عند التيارات (3,3 ، 2,9 ، 2,25) أمبير مع سرعة الرياح (7,5,3) م/ثا على التوالي، والتفسير لهذه النتائج هو عند زيادة سرع الرياح نحتاج إلى تيار أقل للتوجيه وذلك لزيادة السرعة للهواء على نفس مساحة المؤشر، بذلك تزداد الاستجابة والعكس صحيح، وان العلاقة بين سرعة الرياح وزاوية التطابق بين المحورين باستخدام التيار الأمثل 3,3 أمبير، حيث أن الزاوية تصبح صفراً عند سرعة رياح مقدارها 6 م/ ثا لهذا النوع من التوربينات".

مشيراً إلى :"إن استخدام المنظومة الكهربائية للتوجيه هي أفضل من المنظومة الميكانيكية (Tail)، وذلك لتقليل الأوزان والمساحات وسرعة الاستجابة فيها"...(أ.ر)