الطاحونة الهوائية Windmill آلة تعمل بوساطة طاقة الرياح. وتستخدم الطواحين الهوائية على نحورئيسي للتزويد بالطاقة لضخ المياه، أوتوليد الكهرباء. أما طواحين الهواء الحديثة المستخدمة لإنتاج الكهرباء، فهي تسمى عادة العنفات الهوائية.

لمعظم الطواحين الهوائية دولاب من الريشات أوالأشرعة، تديرها الريح. وفي معظم الحالات، يوضع الدولاب على قضيب أفقي، ثم يركَّب على برج أوعمود أوبناء عالٍ آخر. يتم تدوير القضيب عن طريق حركة الدولاب، وتُنقل الطاقة ـ عبر سلسلة من التروس ـ إلى القضيب الرأسي، الذي ينقلها بدوره إلى مضخة الماء، أوالمولد الكهربائي أوجهاز آخر.

من المحتمل حتى يرجع أصل الطواحين الهوائية إلى إيران في القرن السابع الميلادي، وكان للطواحين الهوائية أشرعة تدور حول محور رأسي. وكانت تستخدم على نحورئيسي لطحن الحبوب.

وقد انتشرت الطواحين الهوائية في أوروبا بحلول القرن الثاني عشر. ففي ذلك الوقت، اكتشف المخترعون حتى الطواحين الهوائية تنتج طاقة أكبر إذا تم تدوير الأشرعة أوالريشات على قضيب عمودي. وأدَّى هذا الاكتشاف في النهاية إلى تطوير الطواحين الهوائية الهولندية التي كانت تُستخدم على نطاق واسع في هولندا لتصريف المياه من الأرض. وكان لها أربعة أذرع طويلة، ذات أشرعة قماشية، أوشرائح خشبية، أومصاريع مركّبة عليها. وكان يتحتم تحريك الأشرعة الرأسية المركّبة على القضيب الأفقي، للقاءة الريح. وكان أول حل لتلك الصعوبة هوالطاحونة العمودية، وهي طاحونة هوائية ذات عمود مركزي يمكن تدوير الجزء الرئيسي من الطاحونة عليه. أما في طاحونة البرج، فإن الرأس فقط هوالقابل للتحريك.

وفي إنجلترا كانت الطواحين الهوائية الأولى صغيرة، حيث كان للواحدة منها زوج واحد فقط من حجارة الطحن. كما كانت أشرعتها تكاد تلامس الأرض. ولم يكن للأشرعة أيّ مَهبَّ ريح، أي أنها كانت تُنْصب على زاوية ثابتة على طول امتدادها. وزودت الطواحين الهوائية بالطاقة اللازمة لطحن الغلال، ونشر الأخشاب، وضغط الزيت؛ وطحن التبغ للنشوق. وكانت الطواحين الهوائية تُستخدم في الغالب الأعم في مناطق زراعة الذرة التي تنقصها طاقة المياه. وقد أدّى إدخال الميكنة الحديثة؛ إلى تناقص عدد الطواحين الهوائية العاملة، إلا حتى الاهتمام بالحفاظ عليها زاد في الآونة الأخيرة.

وخلال السبعينيات من القرن العشرين، أدَّى النقص المتكرر في نفط توليد الكهرباء؛ إلى تجدد الاهتمام بالبحوث في طاقة الرياح. ومن ثم قامت حكومات عديدة برعاية بناء واختبار عدد من العنفات (التوربينات) الهوائية. ولأحد الأنواع ريشتان طويلتان تشبهان الدافع، ويمكنها توليد أكثر من 2ميجاواط من الكهرباء في ريح معتدلة. كما طور الباحثون أيضًا توربين دَارْيوالهوائي. ولهذه الأداة ـ التي تشبه مضرب البيض ـ ريشتان أوثلاث طويلة مقوسة مربوطة بقضيب رأسي.

تاريخ الطاحونة الهوائية

يعود تاريخ تشغيل أول طاحونة هوائية إلى القرن الأول الميلادي، حيث يصفها هيرون في هذا الوقت أنها أول آله أستخدمت في توليد الطاقة في التاريخ، وقد أستخدم المحور الرأسي للطواحين لأول مرة في بسيستان شرق بلاد فارس في القرن التاسع كما وصفها الجغرافيون المسلمون، والمحور الأفقي لطواحين الهواء من النوع الذي يستخدم عادة اليوم تم اختراعه في شمال غرب أوروبا في عام 1180

طريقة العمل والصنع

• شفرات دوارة أوأشرعة - تعمل كحواجز ضد الرياح في شكلها البسيط، عندما تجبر الريح الشفرات على التحرك تكون قد غيرت البعض من طاقتها إلى الدوران لتنشأ الطاقة الحركية.
• عمود - يوصل بمركز دوران هذه الشفرات أوالأشرعة ومثبت بالأرض، يقوم بتحويل الطاقة الناتجة عن الدوران إلى المولد ليقوم بتوليد الطاقة الكهربائية من خلال المولد.
• هيكل المحرك وهوغطاء يحوي:

ـ صندوق تروس: يزيد سرعة العمود بين مركز الدوار والمولد. ـ مولد: يستعمل الطاقة التدويرية من العمود لتوليد كهرباء باستخدام الكهرومغناطيسية، يقوم باستخدام الطاقة المتولدة من خلال الشفرات والأشرعة والسلوك الموصولة خلال العمود لإنتاج طاقة كهربائية مما يولّد جهد كهربائي يخرج من خطوط الكهرباء للتوزيع على المناطق. ـ وحدة سيطرة إلكترونية : نظام مراقبة يوقف التوربين طالما حدوث عطل ويسيطر على آلية الانحراف. ـ برج : يدعم الدوار وهيكل المحرك ويحمل تام الهجريب إلى الارتفاع الأعلى. ـ أجهزة كهربائية : تجلب الكهرباء من المولد في الأسفل خلال البرج وتسيطر على الكثير من عناصر أمان التوربين. مصادر detail.asp?id=3272

طواحين الهواء ذات المحور الرأسي

الطواحين ذات الأعمدة الرأسية ظهرت منذ مدة طويلة، ظهرت على شكل مستطيل وشفرات في بلاد فارس في القرن التاسع لأول مرة، ويذكر أيضا في أحد الروايات حتى طاحونه كانت موجودة في عصر الخليفة الثاني عمر بن الخطاب عام 634م، 644م مصنوعة من ستة أشرعة إلى إثني عشر شراع من الحصير والقماش، وكانت تستخدم لطحن الحبوب في هذا الوقت وعملية الري، ولكنها تختلف تماما عن الأنواع الأوروبية، ووجدت أيضا هذه الأنواع من الطواحين الهوائية في الصين في القرن الثالث عشر.

طواحين الهواء ذات المحور الأفقي

طواحين الهواء الثابتة والموجهة إلى الرياح على سبيل المثال تستخدم على نطاق واسع في جزر سيكلاديز في اليونان، وفي شمال غربي أوروبا استخدمت في الربع الأخير من القرن الثاني عشر في شمال فرنسا وشرق إنجلترا وفلاندرز.

قبل الثورة الصناعية كانت هناك أهمية كبيرة لطواحين الهواء باعتبارهما من أبرز مصادر الطاقة التي تستخدم في المجال الصناعي وحل محلها المحركات البخارية ومحركات الاحتراق الداخلي ومحركات الديزل.

الطواحين الهوائية الحديثة

أحدث الأجيال من طواحين الهواء يطلق عليها التوربينات الهوائية أومولدات الرياح، وتستخدم في توليد الكهرباء، فالطواحين الهوائية الحديثة مصممة فقط لتحويل الطاقة من الرياح إلى كهرباء، فأكبر توربينات الرياح يمكن حتى تولد ما يصل إلى قوةستة ميجاوات (بلمقارنة بالوقود الأحفوري يولد ما بين 500 و1300 ميجاوات، ومع تزايد القلق حول المشاكل البيئية وأهمها الاحتباس الحراري حيث تقترب نسب الوقود الأحفوري في النضوب فتعتبر الطاقة الهوائية ذات اهتمام عالي باعتبارها مصدرا للطاقة المتجدده والغير ملوثة للبيئة، وهويشكل صورة أكثر فائدة في توفير ما يكفي من الطاقة لمناطق عديدة من العالم.

أحد المجالات التي أصبحت ذات شعبية في جميع أنحاء الغرب الأوسط للولايات المتحدة نظرا لكميات كبيرة من الرياح فالتوربينات أصبحت مفيدة جدا.

مضخات الرياح

هونوع من الطواحين الهوائية تستخدم من أجل ضخ المياه من الآبار أوتجفيف الأراضي، وتستخدم مضخات الرياح على نطاق واسع في جنوب أفريقيا وأستراليا وفي المزارع والسهول الوسطى من الولايات المتحدة. في جنوب أفريقيا وناميبيا لا تزال آلاف مضخات الرياح تعمل حتى الآن. وتستخدم معظمها لتوفير المياه للاستخدام البشري، فضلا عن مخزون كبير من المياه لشرب الأغنام.

كينيا أيضا من البلاد التي استفادت من مضخات الرياح الأفريقية لتطوير التكنولوجيات في نهاية السبعينات، فقد قدمت أحد المنظمات الغير حكومية في المملكة المتحدة فريق دعم هندسي لأحد الشركات الكينية الهندسية لتنمية مضخات الرياح.

هولندا أيضا من البلاد المشهوره بطواحين الهواء والقديمة في هذا المجال، حيث بنيت أول طاحونة هوائية لضخ المياه في هولندا منذ ستمائة سنة، وتحتفل البلاد بهذه المناسبة بتسمية العام 2007 عام الطواحين، ومعظم هذه الهياكل الواقعة على طول المناطق في هولاندا ما هي إلا مضخات رياح، تهدف إلى تجفيف الأراضي. وهذه تعتبر أهمية خاصة لأن كثير من البلاد تقع تحت مستوى سطح البحر.

بنيت مضخات رياح كثيرة في المملكة المتحدة لتجفيف الأراضي. ومنذ ذلك الوقت تعتبر مصدر للطاقة الكهربائية، وكثير من هذه المضخات ما زالت قائمة، وبصورة رئيسية في البلدان المهجوره. في مزارع الولايات المتحدة ولا سيما في الغرب الأوسط، أستخدمت مضخات الرياح من نوع المصورة لضخ المياه من الآبار لمزارع للماشية اليوم، ويتم ذلك في المقام الأول عن طريق المضخات الكهربائية.

انظر أيضا

• American Wind Power Center in Lubbock, TX
• Éolienne Bollée
• List of windmills
• Mill machinery
• Molinology
• Renewable energy
• Thomas O. Perry
• Watermill
• Wind turbine
• Runner stone

المصادر

• الموسوعة المعهدية الكاملة

قراءات أضافية

• Ahmad Y Hassan, Donald Routledge Hill (1986). Islamic Technology: An illustrated history. Cambridge University Press. ISBN 0-521-42239-6.
• Chartrand, French Fortresses in North America 1535–1763: Québec, Montréal, Louisbourg and New Orleans.
• Dietrich Lohrmann, "Von der östlichen zur westlichen Windmühle", Archiv für Kulturgeschichte, Vol. 77, Issue 1 (1995)
• A.G. Drachmann, "Heron's Windmill", Centaurus,سبعة (1961).
• Needham, Joseph (1986). Science and Civilization in China: Volume 4, Physics and Physical Technology, Part 2, Mechanical Engineering. Taipei: Caves Books Ltd.
• Hugh Pembroke Vowles: "An Enquiry into Origins of the Windmill", Journal of the Newcomen Society, Vol. 11 (1930-31)
• Roy Gregory and Laurence Turner (2009) Windmills of Yorkshire ISBN 9781840334753
• Edwin Tunis (1999), Colonial living, The Johns Hopkins University Press ", ISBN 0-8018-6627-2, pp. 72 and 73

وصلات خارجية

• Architecture: Windmills at the Open Directory Project
• Earth Science Australia, Wind Power and Windmills
• The International Molinological Society
• Windmills at Windmill World
• The Mill Database, Europe