المحركات الريحية ذات المحور الرأسي: أفضل خيار لتوليد الطاقة في المنازل

قد تفكر في الانتقال إلى مصادر الطاقة المتجددة في منزلك، وأول الأسئلة التي يجب أن تطرحها على نفسك هي: هل تُركِّب ألواحًا شمسية؟ لكن هناك نوعًا آخر من توربينات الرياح ذات المحور الرأسي (VAWT)، يكتسب شعبية متزايدة. ومع ذلك، فإن توربينات الرياح ذات المحور الرأسي ليست حلاً سحريًّا لجميع مشكلات الشبكة الكهربائية، لكنها تمتلك خصائص مهمة تجعلها مناسبة للاستخدام المنزلي، وتستحق التفكير في دمجها مع شبكة الطاقة المنزلية.

ما الذي يميّز توربينات الرياح ذات المحور الرأسي؟

تختلف توربينات الرياح ذات المحور الرأسي عن التوربينات الأفقية ذات الشفرات المشابهة للمراوح (HAWTs)، والتي توجد عادةً في مزارع الرياح. فهي تدور حول محور رأسي، وبالتالي تكون هياكلها مدمجة جدًّا، على عكس التوربينات الريحية العالية التي تُبنى عموديًّا.

ميزة هذا النوع من التصاميم هي أن توربينات الرياح ذات المحور الرأسي (VAWTs) قادرة على العمل دون الحاجة إلى توجيهها نحو اتجاه الرياح أو تدويرها (yaw) لتوليد الطاقة من الرياح. وهي تتميّز بقدرة الدوران في أربعة اتجاهات، ما يجعلها فعّالة جدًّا في المناطق الحضرية والضواحي الرياحية التي تتغيّر فيها اتجاهات الرياح.

الفوائد الرئيسية للمالكين المنزليين

استخدام توربينات الرياح ذات المحور الرأسي (VAWTs) لتوليد طاقة رياح منزلية يوفّر عديد المزايا، لا سيما في البيئات الريفية والحضرية التي تواجه مشكلات في استخدام التوربينات الريحية التقليدية.

مناسبة للمساحات الحضرية والضاحية: توربينات الرياح ذات المحور الرأسي مدمجة ويمكن تركيبها على الأسطح أو في الفناء الخلفي حتى في المساحات المحدودة. وهي حلٌّ عمليٌّ بديلٌ للتوربينات الريحية ذات المحور الأفقي (HAWTs) التي تستهلك مساحة كبيرة وتحتاج إلى أماكن مفتوحة وبرجٍ عالٍ.

مع توليد الطاقة الكهربائية في المناطق السكنية، تكتسب العوامل الصوتية أهمية قصوى لأن الجيران لا يرغبون في أن تتحول الطاقة إلى مصدر مزعج للتلوث الصوتي. وهذا يختلف عن العديد من مزارع الرياح الكبيرة القائمة حاليًّا، التي يولِّد فيها دوران التوربينات للهواء كمياتٍ كبيرةً جدًّا من الضوضاء والاهتزازات. أما تصاميم توربينات الرياح ذات المحور الرأسي (VAWT)، فهي على العكس تمامًا، وتتميَّز بتشغيلٍ هادئٍ جدًّا، كما تُولِّد اهتزازات أقلَّ بكثيرٍ. وبالفعل، أشارت دراساتٌ إلى أن عدة نماذج أولية لتوربينات الرياح ذات المحور الرأسي (VAWT) تُنتج طاقةً صوتيةً أقلَّ من الرياح الطبيعية نفسها، ما يجعلها وجودًا مثاليًّا وهادئًا بجانب المنازل والمنشآت التجارية والمناطق السكنية عمومًا.

الالتقاط omnidirectional للرياح: هناك أيضًا توربينات رياح ذات محور رأسي (VAWT) تلتقط الرياح من أي اتجاه، كما ورد وصفها أعلاه. وهذه الميزة مفيدة جدًّا حول المباني والأشجار، حيث تهب الرياح بشكلٍ عشوائيٍّ ودوّارٍ. فهي قادرةٌ على الاستمرار في إنتاج الطاقة من أي اتجاه للرياح، ولا تفوِّت طاقةً قد تفوِّتها توربينات الرياح ذات المحور الأفقي (HAWT).

هل هم الخيار الأفضل؟

ورغم أن كل ذلك ميزة كبيرة، فإن هناك ظروفاً لا تُعد فيها التوربينات الريحية ذات المحور الرأسي (VAWTs) مناسبة تماماً لجميع المساكن. وفي الواقع، هذه مسألة تتوقف على ظروفك الخاصة. فهي أقل كفاءةً من التوربينات الريحية ذات المحور الأفقي (HAWTs) عند سرعة رياح عالية. وستُولِّد التوربينات ذات المحور الأفقي طاقةً أكبر في المناطق الريفية المفتوحة التي تتميّز برياح قوية ومستقرة. وتبيّن الدراسات أن الكفاءة الهوائية للتوربينات ذات المحور الرأسي أقل من كفاءة التوربينات ذات المحور الأفقي، إذ تتراوح عوامل السعة لدى VAWT بين ٢٠٪ و٣٥٪، بينما تتراوح لدى HAWT بين ٤٠٪ و٥٠٪، كما توفر VAWT فوائد كبيرة على المستوى السكني.

يُعَدُّ الجمع بين الألواح الشمسية وتوربينات الرياح ذات المحور الرأسي الخيار الأمثل لمعظم المباني السكنية. وتشير التوصيات إلى أن التوربينات الصغيرة لتوليد الطاقة الريحية تُنتج طاقةً تفوق ما تنتجه الألواح الشمسية بنسبة ٢٠٪ سنويًّا في هاواي، وأنه في مثل هذه المواقع يُستفاد من الطاقة الشمسية والريحية على أفضل وجهٍ خلال النهار وكذلك في الليل. كما أجرى الباحثون دراسةً أخرى بيَّنت أن التوربينات الرأسية المخصصة لأسطح المنازل السكنية تحقِّق فترة استرداد للتكاليف خلال ٦ سنواتٍ سنويًّا، وتوفِّر أو تمنع استهلاك ٣٦٪ من الطاقة السنوية للمبنى.

الخاتمة

تُعَدُّ توربينات الرياح ذات المحور الرأسي حلاً مثيرًا للاهتمامٍ ومتناميَّ الفاعلية بالنسبة إلى أصحاب المنازل الذين يسعون إلى الاستقلال التدريجي عن الشبكة الكهربائية والانتقال إلى مصادر الطاقة المتجددة. وبفضل حجمها الصغير، فهي مثاليةٌ جدًّا، وعند دمجها مع اتجاه الرياح بغضِّ النظر عن طبيعته، فإنها تناسب تمامًا البيئات السكنية والمدنية.

منذ عام ٢٠٠٩، تُركِّز شركة جيانغسو دي إتش سي لتقنيات البيئة والسي-تيك المحدودة على توريد توربينات الرياح الرأسية الجديدة، والألواح الشمسية، وبطاريات ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO₄) للأسواق التجارية، مع تركيز خاص على أنظمة الرياح والطاقة الشمسية الهجينة. وتلتزم شركة دي إتش سي بالجودة، وإنتاج الطاقة، وتقديم خدمة شراء شاملة واحدة لتوفير حلول طاقة الرياح المنزلية.