تحليل نظام توربينات الرياح خارج الشبكة

نظام توربينات الرياح خارج الشبكة هو نظام لتوليد الطاقة يعمل بشكل مستقل عن الشبكة العامة. فيما يلي تحليل مفصل لنظام كهذا.

تكوين النظام

1. مولد توربينة الرياح الوحدة: وهي المكون الأساسي للنظام، وتشمل توربين هوائي ومولد وبرج. يقوم التوربين الهوائي باستيعاب طاقة الرياح ويحولها إلى طاقة ميكانيكية، والتي تُنقل لاحقًا عبر عمود لتشغيل المولد وإنتاج الطاقة الكهربائية.

2. أجهزة تخزين الطاقة: بسبب تقطع وعدم استقرار طاقة الرياح، فإن أنظمة توليد الطاقة الريحية خارج الشبكة تحتاج إلى أجهزة لتخزين الطاقة (مثل مجموعات البطاريات) لضمان استمرارية إمدادات الطاقة.

3. المحولات: تقوم بتحويل التيار المستمر المخزن في مجموعة البطاريات إلى تيار متردد، والذي يُنقل لاحقًا إلى حمل المستخدم عبر خطوط النقل.

4. أنظمة التحكم: تشمل متحكمات شحن الطاقة الريحية، ومحطات التيار المستمر، وخزائن التحكم، ومكونات أخرى لربط أجزاء النظام المختلفة ودمجها والتحكم تلقائيًا في شحن البطاريات وتفريغها. يقوم نظام التحكم باستمرار بتعديل حالة تشغيل مجموعة البطاريات بناءً على سرعة الرياح والتغيرات في الحمل.

مبدأ العمل

نظام توربين الرياح خارج الشبكة يحول طاقة الرياح إلى طاقة ميكانيكية من خلال توربينات الرياح، والتي بدورها تُدير المولدات لتوليد الكهرباء. يتم تحويل الطاقة الكهربائية الناتجة إلى تيار مستمر مستقر (DC) يُغذي الأحمال المستمرة (DC) ويتم تحويله أيضًا إلى تيار متناوب ثلاثي الطور (AC) لتزويد الأحمال المتناوبة (AC). يتم تخزين الطاقة الزائدة في مجموعات البطاريات لاستخدامها في فترات انعدام الرياح أو ذروة الطلب على الكهرباء.

تطبيقات

1. تزويد الطاقة في المناطق النائية

في المناطق الجبلية والمراعي والجزر البعيدة عن الشبكة الكهربائية الرئيسية، يكون تمديد خطوط الطاقة مكلفًا جدًا. نظام توربين الرياح خارج الشبكة يمكن أن يوفر الكهرباء للسكان المحليين، ويلبي الاحتياجات الأساسية مثل الإضاءة والتدفئة واستخدام الأجهزة المنزلية.

2. التطبيقات الخاصة

في أماكن مثل محطات البحث الميدانية ونقاط الدفاع الحدودي ومحطات القواعد الخاصة بالاتصالات، هناك حاجة إلى درجة معينة من الاستقلالية في إمدادات الطاقة. يمكن دمج أنظمة التوربينات الريحية خارج الشبكة مع مصادر طاقة أخرى مثل الطاقة الشمسية لتوفير طاقة موثوقة لهذه المواقع.

3. الزراعة وتربية الماشية

في الإنتاج الزراعي، يمكن لأنظمة التوربينات الريحية خارج الشبكة أن توفر الكهرباء لمعدات الري وأنظمة إضاءة وتحكم درجة الحرارة في البيوت الزجاجية وغيرها من الاستخدامات. في تربية الماشية، يمكن لأنظمة الطاقة خارج الشبكة أن توفر الكهرباء للأحواجز والإنارة وأنظمة الشرب الخاصة بالماشية وغيرها من الاحتياجات.

4. العمل في الهواء الطلق والبناء

للمواقع الخاصة بالاستكشاف الخارجي، ومنصات الحفر النفطية، وعمليات التعدين، وكذلك مواقع إنشاء الطرق والمباني، يمكن أن توفر أنظمة توربينات الرياح خارج الشبكة دعماً كهربائياً موثوقاً.