توليد الطاقة الكهربائية بواسطة الغاز من الطرق السائدة في توليد الطاقة الكهربائية بالجمههورية اليمنية وهذه
مفاهيم أساسية في معرفة آلية منظومة المحطات الغازية المستخدمة في توليد الطاقة الكهربائية
توليد الطاقة الكهربائية بواسطة الغاز

المحطات الغازية : توليد الكهرباء بالتوربينات الغازية Gas Turbine
تعتبر محطات توليد الكهرباء العاملة بالتوربينات الغازية حديثة العهد نسبيا ويعتبر الشرق الأوسط من اكثر البلدان استعمالا لها . وهي ذات سعات وأحجام مختلفة من 1 ميغاواط الى 250ميغاواط ، تستعمل عادة أثناء ذروة الحمل في البلدان التي يوجد فيها محطات توليد بخارية أو مائية ، علما أن فترة إقلاعها وإيقافها تتراوح بين دقيقتين وعشرة دقائق.

وفي معظم الشرق الأوسط ، وخاصة في المملكة العربية السعودية ، فتستعمل التوربينات الغازية لتوليد الطاقة طوال اليوم بما فيه فترة الذروة . ونجد اليوم في الأسواق وحدات متنقلة من هذه المولدات لحالات الطوارئ مختلفة الأحجام والقدرات .

تمتاز هذه المولدات ببساطتها ورخص ثمنها نسبيا وسرعة تركيبها وسهولة صيانتها وهي لا تحتاج إلى مياه كثيرة للتبريد . كما تمتاز بإمكانية استعمال العديد من أنواع الوقود ( البترول الخام النقي – الغاز الطبيعي – الغاز الثقيل وغيرها ... ) وتمتاز كذلك بسرعة التشغيل وسرعة الإيقاف .

وأما سيئاتها فهي ضعف المردود الذي يتراوح بين 15 و 25 % كما أن عمرها الزمني قصير نسبيا وتستهلك كمية اكبر من الوقود بالمقارنة مع محطات التوليد الحرارية البخارية .

مكونات محطات التوربينات الغازية Components of Gas Turbines

إن الأجزاء الرئيسية التي تتكون منها محطة التوليد بالتوربينات الغازية هي ما يلي :

أ ) ضاغط الهواء The Air Compressor

وهو يأخذ الهواء من الجو المحيط ويرفع ضغطه الى عشرات الضغوط الجوية .

ب) غرفة الاحتراق The Combustion Chamber

وفيها يختلط الهواء المضغوط الآتي من مكبس الهواء مع الوقود ويحترقان معا

بواسطة وسائل خاصة بالاشتعال . وتكون نواتج الاحتراق من الغازات المختلفة على درجات حرارة عالية وضغط مرتفع .

ج ) التوربين The Turbine

وهي عبارة عن توربين محورها أفقي مربوط من ناحية مع محور مكبس الهواء مباشرة و من ناحية أخرى مع المولد ولكن بواسطة صندوق تروس لتخفيف السرعة لأن سرعة دوران التوربين عالية جدا لا تتناسب مع سرعة دوران المولد الكهربائي . تدخل الغازات الناتجة عن الاحتراق في التوربين فتصطدم بريشها الكثيرة العدد من ناحية الضغط المنخفض ( يتسع قطر التوربين من هذه الناحية) الى الهواء عن طريق مدخنة .

د ) المولد الكهربائي The Generator

يتصل المولد الكهربائي مع التوربين بواسطة صندوق تروس لتخفيف السرعة كما ذكرنا وفي بعض التوربينات الحديثة تقسم التوربين الى توربينتين واحدة للضغط والسرعة العالية متصلة مباشرة مع مكبس الهواء والثانية تسمى توربينة القدرة متصلة مباشرة مع محور المولد الكهربائي .

هـ ) الآلات والمعدات المساعدة Auxiliaries

تحتاج محطات التوربينات الغازية الى بعض المعدات والآلات المساعدة على النحو التالي :



مصافي الهواء قبل دخوله الى مكبس الهواء .
مساعد التشغيل الأولي وهو اما محرك ديزل أو محرك كهربائي .
وسائل المساعدة على الاشتعال .
آلات تبريد مياه تبريد المحطة .
معدات قياس الحرارة والضغط في كل مرحلة من مراحل العمل .
معدات القياس الكهربائية المعروفة المختلفة


التوربينات الهوائية


التوربينات الريحية أو محولات طاقة الرياح الكهربائية هي أنظمة لتحويل طاقة الحركة للرياح إلى طاقة ميكانيكية على هيئة حركة دورانية يتم عن طريقها تشغيل مولدات كهربائية للحصول على طاقة كهربائية يمكن استخدمها في إغراض مختلفة.


انواع التوربينات الريحية:
تصنف التوربينات الريحية عادة حسب نوعية محور الدوران:
1/ توربينات ذات المحور الرأسي والتي يكون فيها محور الدوران عمودي على سطح الأرض.
2/ توربينات ذات المحور الأفقي ويكون فيها محور الدوران أفقي موازيا لسطح الأرض.
ويصنف كل منها إلى:
* توربينات تعمل بالدفع.
* توربينات تعمل بالرفع.

التوربينات الريحية ذات المحور الافقي (العاملة بالرفع)
يمثل هذا النوع من التوربينات الريحية الغاليبة العظمى المستخدمة في العالم,ويتفاوت عدد الريش في هذا النوع من التوربينات من ريشة واحدة إلى ثلاث ريش.
كما أن المقطع العرضي للريشة يكون على هيئة جنيح ولهذا فهي تحتاج إلى تقنيات عالية في عمليات التصنيع. ويتميز هذا النوع بسرعة دوران عالية مقارنة بالتوربينات متعددة الريش المستخدمة في عمليات ضخ المياه بالنظام الميكانيكي وغالبا ما يستخدم صندوق تروس ذا نسبة تحويل معينة للحصول على السرعات العالية التي يحتاج إليها المولد,ويصل معامل القدرة لها إلى 0.4 عندما تكون سرعة الدوران عند طرف الريشة من 4 إلى 6 أضعاف سرعة الرياح المتدفقة على التوربينة كما تتميز بخفة الوزن وخصوصا بعد إدخال الألياف الزجاجية في عمليات تصنيع الريش بدلا من المعادن والأخشاب.وتصنف التوربينات الريحية حسب أحجامها والطاقة المولدة منها إلى:
* توربينات صغيرة الحجم ذات سعة أقل من 5 ك.وات.
* توربينات متوسطة الحجم ذات سعة من 50 إلى 500 ك.وات.
* توربينات كبيرة الحجم ذات سعة أكبر من 500 ك.وات وتستخدم معظم مزارع الرياح في العالم اليوم الأحجام من 500 إلى 1000 ك.وات حيث أثبتت جدوى استخداماتها فنياً و إقتصادياً. وقريباً فإنه من المتوقع أن يصبح الحجم الشائع الإستعمال في المزارع الريحية هو 1000 ك.وات أو أكبر.
هذا وتوجد توربينات كبيرة الحجم لا تزال في دور التجربة ذات سعة 3 ميجاوات و تربينات عملاقة تصل قدرتها إلى 4 ميجاوات وهى لا تزال في مرحلة البحث و التطوير .

إستخدامات مركزية:
يتم فيها توصيل مجموعة من التوربينات الريحية على شكل مزارع ريحية بالشبكة العامة للكهرباء .وقد اثبت هذا الإستخدام جدوه الإقتصادية حيث إنه منافساً لسعر الكهرباء المنتجة من محطات الفحم في مواقع عديدة من العالم .
هذا الشكل يوضح توزيع المراوح في مزرعة رياح .





إستخدامات الغير مركزية
في هذا النوع من الإستخدام يتم تركيب منظومات صغيرة الحجم في مناطق معزولة عن الشبكة مع إستخدام وسيلة لتخزين الطاقة الكهربائية (نضائد)أو مع مولد كهربائي مساعد يعمل بالديزل و تقوم بتزويد المستهلك مباشرة بإحتياجاته الطاقاوية .
هذا الشكل يوضح تربينة ريحية في نظام معزول عن الشبكة مع نضائد لتخزين الطاقة الكهربائية حيث يحول التيار المتردد إلى تيار مستمر عبر محول لتخزينه في نضائد ثم يحول التيار المستمر المأخوذ من النضائد إلى تيار متردد يستخدم لتغذية الأحمال أو لتشغيل معدات كهربائية في الأغراض التالية:
* ضخ المياه.
* التدفئة.
* التبريد.
* تسخين المياه.
* تحلية المياه.