[ ظواهر طبيعية ] تعرف على العوامل التى تؤثر على حركة الرياح فى 6 سطور

تم النشر اليوم 05-12-2025 | [ ظواهر طبيعية ] تعرف على العوامل التى تؤثر على حركة الرياح فى 6 سطور
تم النشر اليوم [dadate] | تعرف على العوامل التى تؤثر على حركة الرياح فى 6 سطور

تاريخ استخدام طاقة الرياح

منذ أن نصب البحارة الأوائل أشرعتهم على سواري قواربهم ، بدأ استخدام الريح ، طاقةً تشق عُباب البحر وتدفعهم في الأسفار ومنذ نحو ألفي سنة ، بدأ الإنسان يستخدم مطاحن تعمل بطاقة الريح ، من أجل طحن الحبوب وضخ المياه . ولم يقتصر انتشار طواحين الهواء على أماكن محدودة ، بل انتشرت في كل الحضارات القديمة ، مجاورة للأنهار وفي الحقول ، وحتى في الأماكن القاحلة في الغرب الأوسط الأمريكي والبطاح الأسترالية، لضخ المياه لقطعان المواشي.ولكن بدءاً من أواخر القرن التاسع عشر طرأ تحوّل كبير على استغلال طاقة الرياح ، تمثّل في تحويلها من مجرّد طاقة حركية إلى طاقة كهربائية قابلة للتخزين والنقل لمسافات بعيدة وللاستخدام في كل مجال يعتمد على الكهرباء ، ففي يوليو 1887 م ، أقيمت في سكوتلندا أول طاحونة هواء لإنتاج الطاقة الكهربائية ، شيّدها البروفيسور جيمس بليث من معهد أندرسون .وكان ارتفاع الطاحونة 10 أمتار، وشفرات مروحتها من قماش ، وكانت تعمل في شحن بطاريات طوّرها الفرنسي كاميل ألفونس فور لإنارة كوخ دخل التاريخ على أنه أول بيت يُنار بكهرباء الرياح . وعرض بليث استخدام الفائض من الكهرباء في إنارة أحد شوارع المحلة ، إلا أن السكان رفضوا عرضه ، بسبب الخوف من هذا الاختراع الغريب.أما على الجانب الآخر من المحيط الأطلسي ، فقد أنشأ تشارلز براش سنة 1888 طاحونة هواء كهربائية أكبر، وقد استُخدمت في إنتاج الطاقة الكهربائية حتى العام 1900 ونُصِبَت على عمود ارتفاعه 18 متراً وبلغ قطر فراشها 17 متراً ، أما قدرتها فبلغت 12 كيلواط ، وشحنت بطاريات بالكهرباء وأنارت مصابيح ومع الوقت وتقدُّم التقنية في القرن العشرين ، أخذت طاقة الرياح تُستخدم في إنارة المنازل والمصانع ،من على مسافات أكبر، ثم تنوّعت المراوح حجماً ونوعاً فصارمنها مراوح صغيرة لإنتاج الطاقة لأماكن معزولة ، ومنها حقول رياح ، تنتج الطاقة لشبكات الكهرباء الوطنية بقدرات تقارب جيغاواط أو أكثر.

حقول الرياح بين البرو البحر

هذه الحقول هي عبارة عن أرض واسعة تنتصب فيها مراوح عملاقة لإنتاج الكهرباء ، وقد يصل عدد المراوح إلى المئات في الحقل الواحد ، متصلة فيما بينها ، ويبلغ إنتاجها مستوى عالياً من الكهرباء يغذي شبكة الكهرباء الوطنية أو المحلية . ويمكن استعمال الأرض في حقول الرياح ، من أجل أغراض أخرى ، كالزراعة مثلاً ، فيما تواصل المراوح إنتاج الكهرباء .ويضم حقل غانسو للرياح في الصين ، وهواليوم أكبر حقل رياح في العالم ، آلاف التوربينات (المراوح). ولكل مروحة في المعتاد ثلاث نصال كبيرة ، تدور بقوة الريح ، وتنتج بدورانها الطاقة في التوربينة المنصوبة في أعلى الساري ولا يقتصر إنشاء حقول الرياح على اليابسة فقط ، بل يمكن إنشاؤها في البحار أيضاً .ففي البحار أوعلى مقربة من الشواطئ ، قلما تتوقف حركة الريح ، وهي فوق هذا ، أقوى من الرياح التي تشهدها اليابسة في العموم كذلك تتوافر المواقع لإنشاء حقول الرياح البحرية ، أكثر مما تتوافر على البر كما أنها لا تحتل حيزاً مفيداً للبشرفي أراضيهم وحقولهم .وقد تطورت تقنية إنشاء حقول الرياح البحرية ، حتى أصبحت مساوية تقريباً لتكلفة إنشاء الحقول على اليابسة ، أما صيانتها فهي لا تزال أعلى تكلفة بكثير، من صيانة الحقول البرية وثمة أماكن أخرى مناسبة جداً لإنشاء حقول الرياح المنتجة للكهرباء ، هي الجزرالصغيرة .فهذه الحقول لا تحتاج إلى التكلفة العالية لإقامة وصيانة الحقول البحرية ، وهي مع ذلك تستفيد من ميزة هذه الحقول البحرية ، لأنها تنتصب في وسط البحر، حيث الرياح أقوى وأكثرمواظبة على الهبوب ولكنها تحتاج بالطبع إلى مد كابل في قاع البحرلتوصيل الكهرباء المنتَجَة ، إلى حيث تُستهلَك .

الحرارة النوعية لليابسة والماء

يستمد الهواء الحرارة من الشمس ، لكنه يكتسب حرارة إضافية من ملامسته الماء الآخذ في السخونة ،ومن ملامسته الشاطئ ، الذي يسخن بسرعة أكبر ولذا ، فالهواء فوق اليابسة يسخن بسرعة أيضاً ، فيما يكون الهواء المجاور له ، فوق الماء ، لا يزال بعد بارداً نسبياً والمعروف أن الهواء الساخن أخف وزناً من الهواء البارد ، لذا يصعد الهواء الساخـن في الجو، وينشأ من هذا فراغ نسبي فوق اليابسة . فيقتحم الهواء البارد هذا الفراغ ، وتبدأ الرياح بذلك في النشوء . هذا يحدث في الصباح ، حين تشرق الشمس على البلاد .ولهذا تهب نسائم البحر في الصبــاح ، منعشة باردة أما في المساء ، فتحدث ظاهرة معكوسة لما يحدث في الصباح . فعند الظهر وبعده ، تكون المياه ،وكذلك شواطئ اليابسة ، قد كسبت من أشعة الشمس سعرات حرارية رفعت درجة الحرارة . فعندما تغيب الشمس ، تبرد اليابسة بسرعة نسبية ، فيما تفقد مياه البحر حرارتها ببطء نسبي ، لاختزان المياه سُعرات حرارية أكثر.وهذا يعني أن الهواء الملامس لليابسة يأخذ في الابتراد بسرعة ، فيما يظل الهواء الملامس للماء ساخنــاً نسبيــاً . ولذا يرتفع الهواء فوق البحر إلى الجو، ويحل محله الهواء البارد من فوق اليابسـة ، وهذا يفسر نسائم المساء عند شواطئ البحارلكن هذا يفسر أيضاً سبب اعتدال المناخ والحرارة عند الشطآن .فيما يلاحَظ أن درجات الحرارة تتباين بشدة بين الليل والنهار، في المناطق البعيدة عن شطآن البحار، لأن الأثر الملطِّف للنسائم الصباحية والمسائية مفقود ،إن ما تقدم في هذه الفقرة لا يعني أن مواقع حقول الرياح على الشطآن أو بالقرب منها هي حكماً ودائماً أفضل من اليابسة ، إذ يمكن للتضاريس الجغرافية في بعض المواقع أن تكون منشّطة لحركة الرياح أكثر مما هو الحال على الشواطئ، ما يجعلها أماكن صالحة لإقامة مثل هذه الحقول .

استخدامات متعددة لطاقة الرياح

فالمواد على أنواعها ، الغازية والسائلة والصلبة ، لها ما يسمّى في علم الفيزياء : الحرارة النوعية هذه الحرارة النوعية ، هي كمية السُعرات الحرارية التي يحتاج إليها كل غرام من هذه المادة ، لترتفع حرارته درجة مئوية واحدة .ومن خصائص المواد المتوافرة لنا على سطح الكرة الأرضية ، أن الماء له أكبر حرارة نوعية بين كل المواد على الإطلاق ، إذ إن غرام الماء يحتاج إلى سُعرة حرارية كاملة لترتفع حرارته درجة مئوية واحدة أما باقي المواد ، مثل الأكسجين أوالخشب أو المعادن أوالصخورأوتراب الشواطئ ، فيحتاج الغرام منها إلى أقل من سُعرة حرارية لترتفع حرارته درجة مئوية وهذا يعني أن تسخين الماء يستهلك أكبرقدرمن السُعرات الحرارية لبلوغ درجة حرارة معيَّنة ،فيما يمكن تسخين أي مادة أخرى بسُعرات أقل ، لبلوغ درجة الحرارة نفسها و يعني أيضاً ، أن مقداراً من الماء ، يقابله مقدارمماثل من الصخر مثلاً ، إذا كانت درجة حرارتهما واحدة ، فإن كمية الحرارة المخزونة في الماء تكون أكبر من كمية الحرارة المخزونة في الصخر .ولذلك فالماء يبرد ببطء ، لأن فيه سُعرات حرارية أكثر يخسرها مع الوقت ، فيما الصخر يبرد بسرعة ،لأنَّ فيه سُعرات حرارية أقل يخسرها وبتطبيق هذه الحقائق العلمية على الطبيعة ، نرى أنه حين تُشرق الشمس على بلد ما ، له شواطئ بحر أو محيط ، تأخذ المياه والشطآن في خزن الحرارة الشمسية ، أي تبـدأ حرارتها في الارتفاع. لكن الشاطئ ، الرملي أوالصخري يسخن بسرعة ، لحاجته إلى كمية أقل من السُعرات أما مياه البحر، فتسخن ببطء ، وتظل باردة نسبياً ، حين يأخذ الشاطئ في خزن السخونة .

انشاء الطواحين فى اسبانيا

وتمتاز طاقة الرياح على الطاقة الهيدروكهربائية (سدود الأنهار) في أنها يمكن إنتاجها في الأماكن القاحلـة ولا حاجــة بها إلى أنهار أو منشآت ضخمة لإنتاجها وهي لا تؤثر بأي شكل في البيئة مثلما تؤثر السدود، التي قد يحتاج إنشاؤها إلى تهجير قرى ، وغمر غابات تحت مياه بحيرة السد.كذلك لا تحتمل مخاطر كمخاطر انهيار السدود وإغراق القرى أما الطاقة الشمسية ، فتمتاز عليها طاقة الرياح ، في أنها لا تحتاج إلى أرض أو مسطحات ومساحات شاسعة لا يعود بالإمكان استخدامها في أغراض أخرى فحقول طاقة الرياح يمكن أن تكون حقولاً زراعية في الوقت نفسه ، أو حتى مواقع بحرية .وقد تكون تقنية طاقة الرياح أقل تكلفة من تقنية الطاقة الشمسية ويمكن لها أن تعمل من دون أن تكون الشمس ساطعة ، بل إنها تعمل بأفضل الحالات حين تغيب الشمس وتشتد الرياح والعواصف .