نظام تحويل طاقة الرياح

مضخة الرياح

لقد كانت الرياح مصدرًا مهمًا للطاقة لعدة قرون. قامت طواحين الهواء المبكرة في الصين وجنوب شرق آسيا بنقل المياه إلى حقول الأرز. في أوروبا، تطورت طاحونة الهواء إلى هيكل هائل، يقارب حجم سفينة شراعية صغيرة ، وطورت طاقة في حدود 25 حصانًا وأكثر، لاستخدامها في طحن الحبوب، وتصريف المياه، والعديد من المهام الصناعية الصغيرة. وكانت طواحين الهواء الأولى في أمريكا الشمالية ومنطقة البحر الكاريبي من هذا النوع. وفي أواخر القرن التاسع عشر، تم تصنيع طواحين الهواء لضخ المياه بالآلاف، وتم تشغيل عدة ملايين من الآلات بحلول نهاية هذا القرن. وكان هؤلاء في الغالب يقومون برفع المياه لمنازل المزارع والماشية.

انتشرت مولدات الرياح لتوليد الكهرباء بمئات الآلاف في جميع أنحاء المناطق الريفية في أمريكا الشمالية في ثلاثينيات القرن العشرين لتزويد منازل المزارع بكميات صغيرة من الطاقة لأجهزة الراديو والقليل من الأضواء. وقد تراجعت كل من طواحين الهواء التي تضخ المياه ومولدات الرياح مع ظهور كهربة الريف، والتي وفرت كهرباء رخيصة لتشغيل المضخات الكهربائية والعديد من الاستخدامات المنزلية. ومع ذلك، ومع أزمة الطاقة، زادت مبيعات طواحين الهواء ومولدات الرياح التي تضخ المياه بشكل كبير في الولايات المتحدة.

ويبدو أن طاحونة ضخ المياه هي الأكثر ملاءمة لاحتياجات الطاقة الريفية في البلدان النامية، سواء بالنسبة لإمدادات المياه المجتمعية ذات القيمة العالية أو لضخ الري. يعد الري أكبر عامل منفرد في تحسين إنتاجية المزرعة، وهناك العديد من الأماكن التي يمكن فيها تحقيق الري المنخفض في قطع الأراضي الصغيرة باستخدام طواحين الهواء. تعد تايلاند واليونان واليابان وبيرو والبرتغال من بين الدول التي تم فيها استخدام أعداد كبيرة من طواحين الهواء للري في الآونة الأخيرة . وفي أمريكا الشمالية، قام المزارعون ببناء الآلاف من طواحين الهواء التي تضخ المياه من الخشب الخردة قبل ظهور الآلات الفولاذية المصنعة. في كل هذه التجارب الوطنية، تم تطوير تصميمات طواحين الهواء المحلية لتناسب احتياجات الضخ، وظروف الرياح، والمواد المتاحة. تم تصنيع هذه الآلات في ورش صغيرة. أدى هذا إلى إبقاء الأسعار منخفضة ومهارات الإصلاح في مكان قريب. وفي البلدان الأخرى التي تم فيها إدخال طواحين الهواء المصنعة بشكل مباشر، أدت التكلفة الأولية المرتفعة ونقص مهارات الإصلاح إلى تقليل جاذبيتها بشكل كبير. ( قد تكون جنوب أفريقيا وأستراليا استثناءات. ففي هذه البلدان الصناعية، تم استخدام الاختلافات في طاحونة الهواء الأمريكية ذات الشفرات المروحية على نطاق واسع لسقي الماشية وبيوت المزارع المعزولة. وهي آلات باهظة الثمن وعالية الأداء تتطلب صيانة وإصلاحات نادرة ولكن ماهرة.)

وبالتالي، يشير السجل التاريخي إلى أن برامج الترويج الناجحة لطواحين الهواء في البلدان النامية ستحتاج إلى التركيز على التصميمات المكيفة محليًا والإنتاج القائم على الحرفيين باستخدام المواد المحلية، مع عدد محدود من الأجزاء المصنعة. قد تتضمن برامج الترويج آليات ائتمانية حيث تكون الطاحونة نفسها قرضًا وضمانًا. ومما يثير الاهتمام أيضًا نهج Las Gaviotas حيث يقوم المشتري بتجميع وتركيب طاحونة هوائية معدنية من مجموعة (انظر Un Molino de Viento Tropical).

الشكل 1: مضخة كيتجيتو الهوائية. يستخدم لضخ المياه الجوفية في منطقة بيل في توركانا للرعاة الرحل (الحقوق المتروكة للعمل العملي)

مضخة الرياح هي طاحونة تستخدم لضخ المياه، إما كمصدر للمياه العذبة من الآبار، أو لتصريف المناطق المنخفضة من الأرض. كانت مضخات الرياح، التي كانت من الأدوات الشائعة في المزارع في المناطق شبه القاحلة، تُستخدم حتى اليوم حيث لا تتوفر الطاقة الكهربائية أو تكون باهظة الثمن.

شهد النصف الأول من القرن العشرين مزيدًا من التطوير، لا سيما التحرك نحو آلات الرياح من النوع المروحي لإنتاج الكهرباء. بحلول عشرينيات القرن العشرين، كان عدد مضخات الرياح المستخدمة في الولايات المتحدة الأمريكية وحدها يبلغ 6 ملايين، وأصبح تصنيعها واستخدامها أمرًا شائعًا في كل القارات. لكن مجد مضخة الرياح لم يدم طويلاً. ومع ظهور الوقود الأحفوري الرخيص في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي وتطور تكنولوجيا الضخ، أصبحت مضخات الرياح قديمة الطراز تقريبًا في الولايات المتحدة الأمريكية.

هناك شركات مصنعة في العديد من البلدان النامية تنتج الآن مضخات الرياح. ومع ذلك، فإن استخدام آلات الرياح لضخ المياه كان بطيئًا جدًا بشكل عام على الرغم من أن التكنولوجيا مناسبة تمامًا لطلب العديد من المناطق في أفريقيا وآسيا وأمريكا اللاتينية.