كم توربين رياح تحتاج لتوفير الكهرباء لمنزل كامل؟

قد تبدو فكرة الاعتماد على توربينات الرياح لتوفير الكهرباء لمنزل كامل بسيطة، لكن تحديد العدد المناسب لا يعتمد فقط على عدد التوربينات، وإنما يرتبط باستهلاك المنزل وسرعة الرياح وموقع التوربين وارتفاعه، وبحسب بيانات وزارة الطاقة الأمريكية، يستهلك المنزل الأمريكي النموذجي نحو 10,649 كيلوواط/ساعة سنويًا، أي ما يقارب 877 كيلوواط/ساعة شهريًا، ولتغطية هذا الاستهلاك، قد يحتاج المنزل إلى توربين بقدرة تتراوح بين 5 و15 كيلوواط، وفقًا لمتوسط سرعة الرياح في الموقع.

لماذا لا يعني توربين 5 كيلوواط أنه ينتج 5 كيلوواط طوال الوقت؟

الرقم المكتوب على التوربين يشير إلى القدرة الاسمية التي يستطيع الوصول إليها عند سرعة رياح محددة، وليس كمية الكهرباء التي سينتجها باستمرار، فمثلًا، توربين بقدرة 5 كيلوواط لن ينتج 5 كيلوواط على مدار الساعة، لأن إنتاج الكهرباء يتغير وفق سرعة الرياح، وبما أن إنتاج طاقة الرياح يرتفع بشكل كبير مع زيادة سرعة الرياح، يمكن للتوربين نفسه أن ينتج كميات مختلفة جدًا من الكهرباء في موقعين مختلفين، حتى لو كانا يستخدمان الطراز نفسه.

توربين 1.5 كيلوواط قد لا يكفي لمنزل عادي

تشير وزارة الطاقة الأمريكية إلى أن توربينًا بقدرة 1.5 كيلوواط يمكنه دعم منزل يستهلك نحو 300 كيلوواط/ساعة شهريًا عندما يبلغ متوسط سرعة الرياح السنوية نحو 14 ميلًا في الساعة، وقد يكون هذا مناسبًا لكوخ صغير أو منزل محدود الاستهلاك، لكنه لن يغطي عادة احتياجات المنزل الأمريكي المتوسط، ولهذا، قد يكون توربين بقدرة 10 كيلوواط خيارًا أكثر واقعية لتغطية احتياجات منزل كامل، بحسب ظروف الموقع واستهلاك الطاقة.

التوربينات الصغيرة فوق الأسطح ليست الحل السحري
 

قد يعتقد البعض أن تركيب عدة توربينات صغيرة فوق سطح المنزل يمكن أن يلغي فاتورة الكهرباء، لكن الأمر ليس بهذه البساطة،فتوربين بقدرة 400 واط أو 1000 واط يمكن أن يساعد في شحن البطاريات أو تشغيل بعض الأجهزة، مثل معدات الرحلات أو المركبات الترفيهية، لكنه لن يكون كافيًا عادة لتوفير احتياجات منزل كامل، ولهذا، فإن توربينًا واحدًا مناسب الحجم قد يكون أكثر فاعلية من عدة توربينات صغيرة لا تنتج الطاقة الكافية.

الموقع أهم من عدد التوربينات

قبل شراء أي توربين، يجب أولًا معرفة استهلاك المنزل الفعلي من الكهرباء، وتوصي وزارة الطاقة بالبدء بمراجعة فواتير الكهرباء لمدة عام كامل وحساب إجمالي استهلاك الطاقة، ثم تحديد الهدف من نظام الرياح: هل تريد تغطية الاستهلاك بالكامل، أم خفض جزء من فاتورة الكهرباء، أم توفير طاقة احتياطية أثناء انقطاع الشبكة، كما يمكن تقليل حجم النظام المطلوب عبر خفض الاستهلاك أصلًا، من خلال استخدام أجهزة أكثر كفاءة، وتحسين العزل، وتطوير أنظمة التدفئة والتبريد.

هل سرعة الرياح في منطقتك كافية؟

هذه واحدة من أهم الأسئلة قبل تركيب أي توربين، وتشير إدارة معلومات الطاقة الأمريكية EIA إلى أن توربينات الرياح الصغيرة تحتاج عمومًا إلى متوسط سرعة رياح سنوي لا يقل عن نحو 9 أميال في الساعة، لكن معرفة متوسط سرعة الرياح في المنطقة وحدها لا تكفي، لأن التضاريس المحلية يمكن أن تغير النتيجة بشكل كبير، فالأشجار والمنازل والتلال والمنشآت القريبة قد تسبب اضطرابات في حركة الهواء، ما يقلل كمية الكهرباء التي يمكن للتوربين إنتاجها.
كما أنه  من أهم العوامل المؤثرة في أداء توربينات الرياح ارتفاع البرج، فكلما ارتفع التوربين، زادت فرص وصول شفراته إلى هواء أكثر استقرارًا وأقل اضطرابًا، بعيدًا عن العوائق الموجودة بالقرب من سطح الأرض، ولهذا، قد يكون التوربين المثبت على برج مرتفع في أرض مفتوحة أكثر كفاءة بكثير من توربين آخر بالقدرة نفسها مثبت بالقرب من الأشجار والمباني.

إذن.. كم توربينًا تحتاج؟
 

الإجابة العملية في معظم الحالات هي: توربين رياح منزلي واحد بالحجم المناسب يمكن أن يكون كافيًا، بشرط أن يكون مثبتًا في موقع مفتوح يتمتع برياح قوية ومستقرة، أما في المواقع الأقل ملاءمة، فإن إضافة المزيد من التوربينات قد لا تحل المشكلة، بل يمكن أن تؤدي فقط إلى زيادة التكلفة دون تحقيق الزيادة المتوقعة في إنتاج الكهرباء، ولهذا فإن اختيار الموقع والقدرة المناسبة أهم بكثير من مجرد زيادة عدد التوربينات.

وبالنسبة إلى العديد من المنازل الواقعة في المناطق السكنية، قد تكون ألواح الطاقة الشمسية مع بطاريات تخزين خيارًا أكثر قابلية للتنبؤ، لأن إنتاجها لا يعتمد على وجود رياح قوية ومستقرة بالطريقة نفسها، لكن في المناطق الريفية المفتوحة التي تتمتع برياح قوية وموثوقة، يمكن أن تكون طاقة الرياح المنزلية خيارًا عمليًا ومفيدًا.