ملاحظات حول توليد الكهرباء بواسطة دولاب الريح .
.
تحية أحترام و تقدير للجميع
.
حتى لا يكون الموضوع ممل سوف لا أدخل في التفاصيل الدقيقة .
.
المقدمة :
.
كل شيء ( جسم ) متحرك فأنه يملك طاقة حركية .
كل شيء ( جسم ) ساكن ( غير متحرك ) و يملك الطاقة بداخله و يمكن أن يعطي هذه الطاقة
بأي صورة أو بأي شكل فأنه يملك طاقة كامنة . مثل الطاقة الكيميائية و الطاقة النووية و الطاقة
الكهربائية و .. . و الى آخره .
الهواء عندما يكتسب الطاقة سيتحرك ( سيملك طاقة حركية ) فيتحول الى شيء أسمه الريح .
و لكن من أين جاءت هذه الطاقة الحركية للهواء لتحوله الى ريح ؟
الجواب : من الحرارة التي أكتسبها الهواء من حرارة الشمس .
و بنفس الوقت فأن الريح ممكن أن تعطي هذه الطاقة التي أكتسبتها ألى أي شيء أخر يقبلها.
لتحويل الطاقة الحركية الموجودة في الريح الى طاقة كهربائية . يمكن أستعمال دولاب الريح
أيضاً يسمى طاحونة الريح أو توربينة الريح .
يوجد نوعان من دولاب الريح :
1 – أذا كان محور الدوران عمودي فيسمى دولاب الريح العمودي .
2 - أذا كان محور الدوران أفقي فيسمى دولاب الريح ألأفقي .
إتجاه دولاب الريح ألأفقي بالنسبة الى إتجاه الريح مهم جداً .
دولاب الريح الأفقي يجب أن يقابل إتجاه الريح وجهاً لوجه لزيادة كفاءة الدولاب .
أما إتجاه دولاب الريح العمودي فأن إتجاه الريح ليس له تأثير على كفاءة الدولاب .
أشتقاق المعادلة الرياضية لدولاب الريح مع الحسابات .
كث=كثافة الهواء , مس= المساحة التي يمر فيها الريح لتدوير الدولاب , سع = سرعة الريح
كف1 = كفاءة دولاب الريح , كف2 = كفاءة ألألتيرنيتر أو ( الجينيريتر ) أو ( منتج الكهرباء )
( لاحظ أعلاه : قلت كثافة الهواء و لم أقل كثافة الريح ) .
Kinetic Energy المعادلة الرياضية لحساب الطاقة الحركية
الطاقة الحركية للجسم = ( 0.5 )×[ كتلة الجسم ( الوزن )]×[(سرعة الجسم)**2 ] ........( 1 )
ملاحظة : [ الكتلة = الوزن ( لأن في أي مكان على الكرة الأرضية الأجسام معرضة لنفس الجاذبية ألأرضية ) ]
و لكن بسبب نسبة التغير في طاقة الريح يمكن التعويض في المعادلة ( 1 ) عن الكتلة كما يلي :
الكتلة ( وزن الهواء ) = كث × مس × سع .................. ( 2 )
بالتعويض عن كتلة الجسم ( كتلة الهواء ) من المعادلة ( 2 ) في المعادلة ( 1 )
طاقة دولاب الريح = ( 0.5 ) × كث × مس × [ ( سع )**3 ] ................... ( 3 )
لكن المعادلة ( 3 ) تمثل دولاب الريح عندما يكون بكفاءة 100 % . و هذا غير واقعي .
لأن كفاءة دولاب الريح في الواقع و بصورة عامة هي أقل من 40 % .
كذلك يجب الأخذ بالأعتبار كفاءة ألألتيرنيتر بصورة عامة وهي بحدود 60 %
[ هناك قانون البيرت بيتز الذي ينص على أن كفاءة دولاب الريح لا يمكن ان تتعدى 59.3 % ] .
أن المعادلة الرياضية بشكلها النهائي سيكون كما يلي :
طاقة دولاب الريح = ( 0.5 ) × كث × مس × [ ( سع ) **3 ] × ( كف1 ) × ( كف2 ) ...... ( 4 )
مثال للتوضيح :
الوحدات مهمة جداً : ( كيلو غرام/ متر مكعب – متر مربع – متر/ثانية – وات )
كث = 1.2 كيلو غرام / متر مكعب ( كثافة الهواء عند سطح البحر )
مس = 1.3 متر مربع ( تصور قرص دائري او مروحة هوائية بقطر 1.28 متر )
سع = 6 متر/ ثانية ( سرعة الهواء 6 متر / ثانية (تقريباً) تساوي 21.4 كيلو متر / ساعة )
كف1 = 40 % = 0.4
كف2 = 60 % = 0.6
لاحظ : كل الأرقام ثابتة تقريباً عدى سرعة الريح هي المتغير الوحيد الذي يغير طاقة دولاب الريح .
بالتعويض في المعادلة ( 4 ) نحصل على :
طاقة دولاب الريح = 0.5 × 1.2 × 1.3 × [( 6 ) **3 ] × 0.4 × 0.6 = وات
طاقة دولاب الريح = 40.4352 وات
( ربما أقل من هذا الناتج لأن هذا الناتج حسب على أحسن تقدير لسرعة الريح )
( أذا كان معرفة كيفية أشتقاق و أستنتاج المعادلة الرياضية مهم بالنسبة لك أرجو أعلامي )
اتمنى الخير لكم جميعاً
و دمتم سالمين
.
ملاحظات حول توليد الكهرباء بواسطة الريح
