أقسام درة ،،،
▲ وكالة الفضاء السعودية
الرياض - محمد القحطاني (واس) -- منذ أن وُجد الإنسان على كوكب الأرض وهو في علاقة متغيرة يتجاذبها التكيّف مع البيئات المتنوعة للأرض، والصراع مع مكوناتها من أجل الحفاظ على استمرار حياته عليها، وبوصف الإنسان كائنًا فاعلاً فقد تمكن في بداياته من تأمين قوته من الماء والكلأ، متجها للبحث عن مصادر تعينه على البقاء من خلال استخدام الطاقة التي استلهم وجودها من: دفء الشمس، ووميض النار، وحركة الرياح.
واختلف الإنسان القديم عن إنسان هذا العصر من منظور حاجته لاستخدام طاقة الرياح، فالأول كان مجبرًا عليها في ظل محدوديّة مصادر الطاقة وقتذاك، والآخر اتجه إليها بوصفها خيارًا استراتيجيًا لحل مشكلة الطلب العالمي على الطاقة، وسط مخاوف يروج لها البعض من الآثار السلبية على البيئة نتيجة استخدام مصادر الطاقة التقليدية.
وأدرك الإنسان القديم مكانة الرياح طاقة مهمة من خلال استخدامه لها في دفع قواربه المصنوعة من جذوع الشجر لعبور المياه، وأضاف إليها بعد قرون الشراع للتحكم في اتجاهها وهي تمخر عُباب البحر، إلى أن استثمرها في القرون الوسطى في غذائه من خلال "طواحين الحبوب" التي تعمل على حركة الهواء، واشتهر وجودها في أوروبا.
وفي الوقت الحالي ينظر الاقتصاديون إلى "طاقة الرياح" على أنها الطاقة المستدامة التي لا تنضب، وصديقة البيئة، ويمكن لها مع بقية مصادر الطاقة المتجددة الإسهام في تقليل الاعتماد على النفط الذي لايزال مصدرًا للدخل الوطني في دول الخليج العربية، كون الرياح وسيلة فاعلة ضمن البدائل المتعلقة بالطاقة المتجددة على الرغم من أن الاستفادة منها نادرًا ما تقل أو تتوقف في حالة توقف حركة الرياح، كالطاقة الشمسية التي تتطلب سطوع الشمس طيلة وقت الاستخدام.
وتتمتع طاقة الرياح بالكثير من المميزات التي تؤهلها بأن تكون مصدرًا مثاليًا للطاقة في ظل تطوير الكثير من المولدات الكهربائية التي تدار بواسطة الهواء المتحرك، وأثبتت قدراتها التقنية في العمل المثمر دون الحاجة إلى صيانة مستمرة، وتعمل بشكل جيد على سرعات منخفضة للرياح، وقد انتشرت مضخات للري تعمل بطاقة الرياح في: أستراليا، وأجزاء من أفريقيا، وآسيا، وأمريكا اللاتينية.
ونظرا لأهمية استخدامات الطاقة المتجددة بما فيها طاقة الرياح، وانعكاسها الإيجابي الكبير على دعم اقتصاد المنطقة العربية من المحيط إلى الخليج، اعتمد أصحاب الجلالة والفخامة والسمو القادة العرب (الاستراتيجية العربية لتطوير استخدامات الطاقة المتجددة ما بين 2010م - 2030م) خلال الدورة الثالثة للقمة العربية التنموية: الاقتصادية والاجتماعية التي عقدت بالرياض في يناير 2013م، وكان ذلك إشارة من قبل صانعي القرار في المنطقة العربية لأهمية إدماج الطاقة المتجددة في أنظمة الطاقة من منطلق كونها الطريقة الآمنة، غير الملوثة للبيئة، والملبية للطلب المتزايد على الطاقة.
وفي المملكة العربية السعودية ترصد مدينة الملك عبدالله للطاقة الذرية والمتجددة طاقة الرياح من خلال (40) برجًا على ارتفاع 100 متر، موزعة في كل من : الرياض، وينبع، وحفر الباطن، وشرورة، والوجه، والجوف، وجدة، وطريف، ووضعت المملكة لطاقة الرياح تصورًا ضمن إطار استخدام مصادر الطاقة المستهدفة حتى عام 2040م، وركزت عليها (رؤية المملكة العربية السعودية 2030).
ومن المتوقع أن تنتج المملكة باستخدام طاقة الرياح بحلول عام 2030م (9 آلاف ميجاوات) من الطاقة الكهربائية، بينما يبلغ مجموع إنتاجها من القدرة الكهربائية المولدة حاليًا نحو (60 ألف ميجاوات من الطاقة الكهربائية) ، بالإضافة إلى المأمول إنتاجه من الطاقات المتجددة الأخرى: الشمسية، والهيدروجينية، والنووية، والحيوية، والجيوحرارية، والمحولة من النفايات التي يجري عليها مركز تقنيات الطاقة المستدامة في جامعة الملك سعود العديد من الدراسات المخبرية والتطبيقية.
ومن هذه الدراسات، دراسة أظهرت أن المملكة يوجد فيها مواقع تتمتع بسرعات جيدة من الرياح تبلغ (4.5 م/ الثانية) على ارتفاع عشرة أمتار، وهي سرعة اقتصادية تكفل بناء محطات طاقة رياح كبيرة.
وقال الأمير الدكتور ممدوح بن سعود بن ثنيان مدير المركز في حديث لـ واس : إن فريقًا بحثيًا من مركز تقنيات الطاقة المستدامة أجرى دراسة أخرى لريّ مزارع نائية بعيدة عن الاتصال بالشبكة الكهربائية في كل من : الرياض، وينبع، والظهران، وظلم، والجوف، لإجراء تجربة إنتاج (20) ميجاوات من الكهرباء تكفل بتشغيل منطقة يسكنها (50) ألف نسمة، بسعر (12) سنتا أمريكيا لكل كيلووات /ساعة، بينما السعر التنافسي العالمي في المحطات الكبيرة المرتبط بالشبكة سجل سعر (9.6) سنت أمريكي لكل كيلوات /ساعة، و (18) سنتا أمريكيا للمحطات الصغيرة في المناطق النائية، مبينًا أن ذلك يوفر حلا لتغذية المناطق النائية أو التي يصعب توصيلها بالشبكة العامة للكهرباء.
وتوصلت الأبحاث العلمية إلى أن المناطق الشمالية الغربية من المملكة تتمتع بسرعة رياح يصل متوسطها السنوي إلى أكثر من ( 36 كم / ساعة) ويمكنها إنتاج الكهرباء بكفاءة عالية، بينما بلغ متوسطها في بقية مناطق المملكة ما بين (14 إلى 25 كم/ساعة) وتنتج الكهرباء بطاقة محدودة، وذلك بحسب الباحث عادل بن سعد الشهيوين من معهد بحوث المياه والطاقة بمدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية.
إضافة إلى ذلك، فقد كشفت الشركة السعودية للكهرباء عن أنها ستتوجه في مشروعاتها المركزة على إنتاج الكهرباء خلال عام 2017م إلى استخدام الطاقات المتجددة مثل: طاقة الرياح، مؤكدة أن دراسات الجدوى أكدت أن طاقة الرياح يمكن استخدامها بشكل اقتصادي لإنتاج الكهرباء في المملكة، وتخفيض الاعتماد على تشغيل المحطات الكهربائية بالنفط، الذي يستهلك (مليون برميل يوميًا) لتوفير احتياج المملكة من الكهرباء.
وعربيًا، تتقدم المملكة المغربية الدولة العربية في قدراتها المركبة من طاقة الرياح بقدرة بلغت (1923.8) ميجاوات، وتسعى حاليًا للوصول إلى 52% من إنتاج الطاقة الكهربائية من مصادر متجددة مثل الرياح خلال عام 2030م، والمملكة الأردنية الهاشمية إلى نسبة 10 % خلال عام 2020م، وجمهورية مصر العربية نسبة 20% بحلول عام 2020م، فدولة الإمارات العربية المتحدة لتصبح في إمارتي أبوظبي، ودبي 7% خلال عام 2020م، و15 % في عام 2030م.
ووفقا لدليل الطاقة المتجددة وكفاءة الطاقة في الدول العربية لعام 2015م فقد بلغ إجمالي القدرات المركبة من الطاقة التقليدية لعام 2014م نحو (175) جيجاوات، تشارك الطاقة المتجددة في مزيج الكهرباء بنسبة 5.4% من القدرات المركبة، وتتضمن هذه النسبة الطاقة الكهرومائية، والطاقة الشمسية، وطاقة الرياح.
واستحوذت الطاقة الكهربائية عربيًا على نسبة 73% من القدرات المركبة من الطاقة المتجددة لتصل إلى 7% جيجاوات، وسجلت القدرات المركبة من تكنولوجيا الشمس والرياح مجتمعة (2.5) جيجاوات.
وثبت علميًا أن ضوء الشمس الساقط على سطح الكرة الأرضية يتحوّل إلى طاقة لحركة الرياح، ويتم متابعة حركة الرياح ودورانها وتجمعها وتفرقها على سطح الأرض، وفي طبقات الجو العليا، بواسطة بالونات قياس، وأجهزة (الراديوسوند، والرادارات، والأقمار الاصطناعية)، في حين يتم قياس سرعة الرياح عن طريق جهاز (الأنيمومتر).
ووجد علماء الأرصاد أن نظامًا عامًا للرياح يُسمى بـ "الدورة العامة للرياح" يرتبط بحركة الأرض حول الشمس وحول نفسها، وأن البرامج والنماذج الحسابية المعنية بتقدير سرعة الرياح في طبقات الجو العليا بواسطة الأقمار الصناعية تعتمد في حساباتها على حركة السحاب.
ويعود توليد الرياح على الأرض إلى ثلاثة أسباب هي: الفرق في درجات الحرارة بين القطبين وخط الاستواء، ودوران الأرض حول محورها، والاختلاف في درجة امتصاص الأشعة الشمسية بين الأرض والبحر، وتعمل هذه الآليات معاً بطريقة معقدة حيث تزداد سرعة الرياح كلما ارتفعنا عن سطح الأرض لتتناسب كمية الطاقة المولدة مع مكعب سرعة الرياح.
وتبين أن الطاقة تتضاعف إذا زادت سرعة الرياح إلى نحو ثمانية أمثالها، لكن المتوسط السنوي لسرعة الرياح يتفاوت من نحو ستة أميال في الساعة في بعض مناطق الكرة الأرضية إلى 20 ميلاً في الساعة في بعض المناطق الجبلية والساحلية، بينما السرعات التي تبلغ أو تزيد على 12 ميلاً في الساعة في المتوسط تعد من السرعات المناسبة لتكون الآلة الرياح المولّدة للكهرباء اقتصاديًا.
ويتم جمع قياسات موارد طاقة الرياح من جهاز آلي خاص لرصد وقياس موارد طاقة الرياح، يثبت على ارتفاع محور (التوربينات أو المولدات) يتراوح طوله ما بين 100 إلى 200 متر، لتقدير إمكانيات ومختلف سرعات الرياح، وعكس صورة متكاملة لاتجاهات حركة الرياح، واستقرارها في الغلاف الجوي، ومعرفة محور المقاطع الرأسية للرياح، وقراءة مستويات الاضطراب في كثافة الرياح والنسيم.
ولأهمية اقتصاديات الطاقة المتجدّدة بمختلف أنواعها اتفق خبراء الطاقة المتجددة وكفاءة الطاقة في الدول العربية خلال اجتماعهم الثامن في القاهرة نهاية مارس الماضي، على تحديث الاستراتيجية العربية لتطوير استخدامات الطاقة المتجددة 2010-2030.
ويستبشر الإنسان بقدوم الرياح إذ اقترن ذكرها في القرآن الكريم بالرحمة والخير (10) مرّات في قوله تعالى: (مبشرات، حاملات، مرسلات، ناشرات، ذاريات، لواقح)، وستبقى طاقة الرياح محل اهتمام الكثير من دول العالم والمستقبل الواعد للطاقة على الرغم مما يثار حولها من سلبيات مثل : التأثير البصري على الإنسان نتيجة دوران "التوربينات"، والضوضاء الصادرة عنها، وما قد تسببه من قتل لبعض الطيور المهاجرة.
واختلف الإنسان القديم عن إنسان هذا العصر من منظور حاجته لاستخدام طاقة الرياح، فالأول كان مجبرًا عليها في ظل محدوديّة مصادر الطاقة وقتذاك، والآخر اتجه إليها بوصفها خيارًا استراتيجيًا لحل مشكلة الطلب العالمي على الطاقة، وسط مخاوف يروج لها البعض من الآثار السلبية على البيئة نتيجة استخدام مصادر الطاقة التقليدية.
وأدرك الإنسان القديم مكانة الرياح طاقة مهمة من خلال استخدامه لها في دفع قواربه المصنوعة من جذوع الشجر لعبور المياه، وأضاف إليها بعد قرون الشراع للتحكم في اتجاهها وهي تمخر عُباب البحر، إلى أن استثمرها في القرون الوسطى في غذائه من خلال "طواحين الحبوب" التي تعمل على حركة الهواء، واشتهر وجودها في أوروبا.
وفي الوقت الحالي ينظر الاقتصاديون إلى "طاقة الرياح" على أنها الطاقة المستدامة التي لا تنضب، وصديقة البيئة، ويمكن لها مع بقية مصادر الطاقة المتجددة الإسهام في تقليل الاعتماد على النفط الذي لايزال مصدرًا للدخل الوطني في دول الخليج العربية، كون الرياح وسيلة فاعلة ضمن البدائل المتعلقة بالطاقة المتجددة على الرغم من أن الاستفادة منها نادرًا ما تقل أو تتوقف في حالة توقف حركة الرياح، كالطاقة الشمسية التي تتطلب سطوع الشمس طيلة وقت الاستخدام.
وتتمتع طاقة الرياح بالكثير من المميزات التي تؤهلها بأن تكون مصدرًا مثاليًا للطاقة في ظل تطوير الكثير من المولدات الكهربائية التي تدار بواسطة الهواء المتحرك، وأثبتت قدراتها التقنية في العمل المثمر دون الحاجة إلى صيانة مستمرة، وتعمل بشكل جيد على سرعات منخفضة للرياح، وقد انتشرت مضخات للري تعمل بطاقة الرياح في: أستراليا، وأجزاء من أفريقيا، وآسيا، وأمريكا اللاتينية.
ونظرا لأهمية استخدامات الطاقة المتجددة بما فيها طاقة الرياح، وانعكاسها الإيجابي الكبير على دعم اقتصاد المنطقة العربية من المحيط إلى الخليج، اعتمد أصحاب الجلالة والفخامة والسمو القادة العرب (الاستراتيجية العربية لتطوير استخدامات الطاقة المتجددة ما بين 2010م - 2030م) خلال الدورة الثالثة للقمة العربية التنموية: الاقتصادية والاجتماعية التي عقدت بالرياض في يناير 2013م، وكان ذلك إشارة من قبل صانعي القرار في المنطقة العربية لأهمية إدماج الطاقة المتجددة في أنظمة الطاقة من منطلق كونها الطريقة الآمنة، غير الملوثة للبيئة، والملبية للطلب المتزايد على الطاقة.
وفي المملكة العربية السعودية ترصد مدينة الملك عبدالله للطاقة الذرية والمتجددة طاقة الرياح من خلال (40) برجًا على ارتفاع 100 متر، موزعة في كل من : الرياض، وينبع، وحفر الباطن، وشرورة، والوجه، والجوف، وجدة، وطريف، ووضعت المملكة لطاقة الرياح تصورًا ضمن إطار استخدام مصادر الطاقة المستهدفة حتى عام 2040م، وركزت عليها (رؤية المملكة العربية السعودية 2030).
ومن المتوقع أن تنتج المملكة باستخدام طاقة الرياح بحلول عام 2030م (9 آلاف ميجاوات) من الطاقة الكهربائية، بينما يبلغ مجموع إنتاجها من القدرة الكهربائية المولدة حاليًا نحو (60 ألف ميجاوات من الطاقة الكهربائية) ، بالإضافة إلى المأمول إنتاجه من الطاقات المتجددة الأخرى: الشمسية، والهيدروجينية، والنووية، والحيوية، والجيوحرارية، والمحولة من النفايات التي يجري عليها مركز تقنيات الطاقة المستدامة في جامعة الملك سعود العديد من الدراسات المخبرية والتطبيقية.
ومن هذه الدراسات، دراسة أظهرت أن المملكة يوجد فيها مواقع تتمتع بسرعات جيدة من الرياح تبلغ (4.5 م/ الثانية) على ارتفاع عشرة أمتار، وهي سرعة اقتصادية تكفل بناء محطات طاقة رياح كبيرة.
وقال الأمير الدكتور ممدوح بن سعود بن ثنيان مدير المركز في حديث لـ واس : إن فريقًا بحثيًا من مركز تقنيات الطاقة المستدامة أجرى دراسة أخرى لريّ مزارع نائية بعيدة عن الاتصال بالشبكة الكهربائية في كل من : الرياض، وينبع، والظهران، وظلم، والجوف، لإجراء تجربة إنتاج (20) ميجاوات من الكهرباء تكفل بتشغيل منطقة يسكنها (50) ألف نسمة، بسعر (12) سنتا أمريكيا لكل كيلووات /ساعة، بينما السعر التنافسي العالمي في المحطات الكبيرة المرتبط بالشبكة سجل سعر (9.6) سنت أمريكي لكل كيلوات /ساعة، و (18) سنتا أمريكيا للمحطات الصغيرة في المناطق النائية، مبينًا أن ذلك يوفر حلا لتغذية المناطق النائية أو التي يصعب توصيلها بالشبكة العامة للكهرباء.
وتوصلت الأبحاث العلمية إلى أن المناطق الشمالية الغربية من المملكة تتمتع بسرعة رياح يصل متوسطها السنوي إلى أكثر من ( 36 كم / ساعة) ويمكنها إنتاج الكهرباء بكفاءة عالية، بينما بلغ متوسطها في بقية مناطق المملكة ما بين (14 إلى 25 كم/ساعة) وتنتج الكهرباء بطاقة محدودة، وذلك بحسب الباحث عادل بن سعد الشهيوين من معهد بحوث المياه والطاقة بمدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية.
إضافة إلى ذلك، فقد كشفت الشركة السعودية للكهرباء عن أنها ستتوجه في مشروعاتها المركزة على إنتاج الكهرباء خلال عام 2017م إلى استخدام الطاقات المتجددة مثل: طاقة الرياح، مؤكدة أن دراسات الجدوى أكدت أن طاقة الرياح يمكن استخدامها بشكل اقتصادي لإنتاج الكهرباء في المملكة، وتخفيض الاعتماد على تشغيل المحطات الكهربائية بالنفط، الذي يستهلك (مليون برميل يوميًا) لتوفير احتياج المملكة من الكهرباء.
وعربيًا، تتقدم المملكة المغربية الدولة العربية في قدراتها المركبة من طاقة الرياح بقدرة بلغت (1923.8) ميجاوات، وتسعى حاليًا للوصول إلى 52% من إنتاج الطاقة الكهربائية من مصادر متجددة مثل الرياح خلال عام 2030م، والمملكة الأردنية الهاشمية إلى نسبة 10 % خلال عام 2020م، وجمهورية مصر العربية نسبة 20% بحلول عام 2020م، فدولة الإمارات العربية المتحدة لتصبح في إمارتي أبوظبي، ودبي 7% خلال عام 2020م، و15 % في عام 2030م.
ووفقا لدليل الطاقة المتجددة وكفاءة الطاقة في الدول العربية لعام 2015م فقد بلغ إجمالي القدرات المركبة من الطاقة التقليدية لعام 2014م نحو (175) جيجاوات، تشارك الطاقة المتجددة في مزيج الكهرباء بنسبة 5.4% من القدرات المركبة، وتتضمن هذه النسبة الطاقة الكهرومائية، والطاقة الشمسية، وطاقة الرياح.
واستحوذت الطاقة الكهربائية عربيًا على نسبة 73% من القدرات المركبة من الطاقة المتجددة لتصل إلى 7% جيجاوات، وسجلت القدرات المركبة من تكنولوجيا الشمس والرياح مجتمعة (2.5) جيجاوات.
وثبت علميًا أن ضوء الشمس الساقط على سطح الكرة الأرضية يتحوّل إلى طاقة لحركة الرياح، ويتم متابعة حركة الرياح ودورانها وتجمعها وتفرقها على سطح الأرض، وفي طبقات الجو العليا، بواسطة بالونات قياس، وأجهزة (الراديوسوند، والرادارات، والأقمار الاصطناعية)، في حين يتم قياس سرعة الرياح عن طريق جهاز (الأنيمومتر).
ووجد علماء الأرصاد أن نظامًا عامًا للرياح يُسمى بـ "الدورة العامة للرياح" يرتبط بحركة الأرض حول الشمس وحول نفسها، وأن البرامج والنماذج الحسابية المعنية بتقدير سرعة الرياح في طبقات الجو العليا بواسطة الأقمار الصناعية تعتمد في حساباتها على حركة السحاب.
ويعود توليد الرياح على الأرض إلى ثلاثة أسباب هي: الفرق في درجات الحرارة بين القطبين وخط الاستواء، ودوران الأرض حول محورها، والاختلاف في درجة امتصاص الأشعة الشمسية بين الأرض والبحر، وتعمل هذه الآليات معاً بطريقة معقدة حيث تزداد سرعة الرياح كلما ارتفعنا عن سطح الأرض لتتناسب كمية الطاقة المولدة مع مكعب سرعة الرياح.
وتبين أن الطاقة تتضاعف إذا زادت سرعة الرياح إلى نحو ثمانية أمثالها، لكن المتوسط السنوي لسرعة الرياح يتفاوت من نحو ستة أميال في الساعة في بعض مناطق الكرة الأرضية إلى 20 ميلاً في الساعة في بعض المناطق الجبلية والساحلية، بينما السرعات التي تبلغ أو تزيد على 12 ميلاً في الساعة في المتوسط تعد من السرعات المناسبة لتكون الآلة الرياح المولّدة للكهرباء اقتصاديًا.
ويتم جمع قياسات موارد طاقة الرياح من جهاز آلي خاص لرصد وقياس موارد طاقة الرياح، يثبت على ارتفاع محور (التوربينات أو المولدات) يتراوح طوله ما بين 100 إلى 200 متر، لتقدير إمكانيات ومختلف سرعات الرياح، وعكس صورة متكاملة لاتجاهات حركة الرياح، واستقرارها في الغلاف الجوي، ومعرفة محور المقاطع الرأسية للرياح، وقراءة مستويات الاضطراب في كثافة الرياح والنسيم.
ولأهمية اقتصاديات الطاقة المتجدّدة بمختلف أنواعها اتفق خبراء الطاقة المتجددة وكفاءة الطاقة في الدول العربية خلال اجتماعهم الثامن في القاهرة نهاية مارس الماضي، على تحديث الاستراتيجية العربية لتطوير استخدامات الطاقة المتجددة 2010-2030.
ويستبشر الإنسان بقدوم الرياح إذ اقترن ذكرها في القرآن الكريم بالرحمة والخير (10) مرّات في قوله تعالى: (مبشرات، حاملات، مرسلات، ناشرات، ذاريات، لواقح)، وستبقى طاقة الرياح محل اهتمام الكثير من دول العالم والمستقبل الواعد للطاقة على الرغم مما يثار حولها من سلبيات مثل : التأثير البصري على الإنسان نتيجة دوران "التوربينات"، والضوضاء الصادرة عنها، وما قد تسببه من قتل لبعض الطيور المهاجرة.
إعداد : محمد القحطاني - تصوير : محمد الخضر
