طاقة الرياح في ولاية أوهايو

صمّم تشارلز إف. براش إحدى أقدم طواحين الهواء لتوليد الكهرباء في العالم في كليفلاند، أوهايو ، في الفترة ما بين عامي 1887 و1888. ^{[ 6 ]} قامت شركته الهندسية ببناء "دينامو طاحونة الهواء" في منزله. وقد عمل من عام 1886 حتى عام 1900. ^{[ 5 ]} كان لتوربين براش دوار بقطر 17 مترًا (56 قدمًا) ومثبتًا على برج بارتفاع 18 مترًا (60 قدمًا)، مما جعله مشابهًا في الحجم لبعض توربينات مزارع الرياح التجارية الأولى في ثمانينيات القرن العشرين. ومع ذلك، كانت قدرة الآلة 12  كيلوواط فقط؛ وكانت تدور ببطء نسبيًا نظرًا لاحتوائها على 144 شفرة. استخدم براش الدينامو المتصل إما لشحن مجموعة من البطاريات أو لتشغيل ما يصل إلى 100 مصباح متوهج ، وثلاثة مصابيح قوسية، ومحركات مختلفة في مختبره. تم إيقاف استخدام الآلة بعد عام 1900 عندما أصبحت الكهرباء متاحة من محطات كليفلاند المركزية، وتم التخلي عنها في عام 1908. ^{[ 7 ]}

في الفترة من عام 1974 إلى عام 1981، قاد مركز غلين للأبحاث التابع لوكالة ناسا (والذي كان يُعرف آنذاك باسم مركز لويس للأبحاث) في بروك بارك، أوهايو ، برنامج طاقة الرياح الأمريكي لتوربينات الرياح الكبيرة ذات المحور الأفقي، حيث صمم سلسلة من 13 توربينة تجريبية من هذا النوع. وبالتعاون مع وزارة الطاقة الأمريكية ، طورت ناسا واختبرت توربينات رياح بقدرة ميغاواط. كان هدف البرنامج هو تطوير هذه التقنية، ثم تسليمها للقطاع الخاص. ورغم أن أياً من تصاميم توربينات الرياح التي طُورت ضمن البرنامج لم يُطرح تجارياً على نطاق واسع، إلا أن الاختبارات أسفرت عن بيانات قيّمة، وساهمت في إرساء مفاهيم تصميمية حديثة، مثل الأبراج الأنبوبية والتحكم الحاسوبي في زاوية ميل الشفرات وانحراف الدوار.

تم نقل معظم توربينات الرياح من سلسلة MOD إلى مواقع خارج ولاية أوهايو، لكن الوحدة الأولى، MOD-0، عملت في منشأة بلوم بروك التابعة لناسا بالقرب من ساندوسكي من عام 1975 إلى عام 1988. ^{[ 8 ]} في البداية، كانت توربينة الرياح مزودة ببرج شبكي، ودوار ثنائي الشفرات بقطر 38.1 مترًا مثبتًا في اتجاه الريح من البرج، وبقدرة 100  كيلوواط. قامت شركة لوكهيد بتصنيع شفرات الدوار من الألومنيوم. أدى اكتشاف الإجهاد الشديد الناتج عن مرور شفرات الدوار عبر ظل البرج بفعل الرياح إلى إجراء العديد من عمليات إعادة التصميم. في عام 1979، أعادت ناسا بناء MOD-0 بدوار في اتجاه الريح مثبت على محور متأرجح، مع دعامة فولاذية لتقوية الشفرات. في عام 1982، تم استبدال البرج الشبكي ببرج أنبوبي. وأخيرًا، في عام 1985، اختبرت ناسا دوارًا أحادي الشفرة مع محور متأرجح. ^{[ ٨ ]} في عام ١٩٨١، استخدم مهندسان من مركز غلين التابع لناسا، لاري فيترنا وبوب كوريغان، خاصية تغيير زاوية ميل شفرات توربينات الرياح من طراز MOD-0 لابتكار طريقة تحليلية لحساب إنتاجية توربينات الرياح في ظروف الرياح العاتية، والتي أصبحت منذ ذلك الحين شائعة الاستخدام في صناعة طاقة الرياح باسم طريقة فيترنا. ^{[ ٩ ] [ ١٠ ]}

• 
  نموذج ولوحة عرض لتوربينات الرياح التجريبية MOD-0 التابعة لناسا
• 
  بناء جهاز MOD-0 في عام 1975
• 
  MOD-0، التكوين الأولي، في محطة بلوم بروك التابعة لمركز جلين للأبحاث بالقرب من ساندوسكي، أوهايو
• 
  MOD-0، اختبار الدخان ، تكوين الدوار المواجه للريح، 1982
• 
  توربين رياح بحثي من طراز MOD-0 بتكوين شفرة واحدة

في عام 2014، أقرّت الجمعية العامة لولاية أوهايو القانون رقم 483. وقد نصّ هذا القانون على ضرورة وجود مسافة فاصلة بين توربينات الرياح وحدود الملكية تبلغ 1125 قدمًا (343 مترًا) في مزارع الرياح الكبيرة. ^{[ 11 ]} وقد أدى تغيير هذه المسافة الفاصلة إلى تثبيط الاستثمار في تطوير مزارع رياح جديدة في أوهايو. ^{[ 12 ]} 

تقع مزرعة رياح AMP غرب بولينغ غرين في مقاطعة وود ( 41°22′46″ شمالاً 83°44′16″ غرباً ) . وهي أول مزرعة رياح واسعة النطاق في ولاية أوهايو . تتكون من أربع توربينات رياح من طراز Vestas V80-1.8MW بقدرة إجمالية تبلغ 7.2 ميغاواط . [ ^{21 ] [ 22 ] تم} تشغيل أول وحدتين في عام 2003، والوحدتين الأخيرتين في عام 2004، بجوار مكب نفايات مقاطعة وود. وفي عام 2015، تم سداد تكلفة التوربينات بالكامل. ^{[ 23 ]} ونظرًا لأن هذه التوربينات من الطرازات القديمة، فقد واجه المشغلون صعوبة في الحصول على قطع الغيار. ^{[ 24 ]} توربينات الرياح التابعة لمزرعة الرياح التي تبلغ تكلفتها 10 ملايين دولار أمريكي مرئية بوضوح من مسافات بعيدة في جميع الاتجاهات، وقد أصبحت وجهة سياحية، حيث تستقبل بانتظام حافلات مليئة بطلاب المدارس. يوفر كشك يعمل بالطاقة الشمسية في الموقع بيانات للزوار حول المشروع، وسرعة الرياح الحالية، وتوليد الطاقة في الوقت الفعلي. ^{[ 25 ]} 

• 
  توربينات الرياح Vestas V80-1.8MW خارج بولينغ غرين، أوهايو
• 
  لافتة المدخل، التوربينات الجنوبية
• 
  منطقة الزوار وكشك المعلومات

قام مركز علوم البحيرات العظمى بتركيب توربين رياح مُجدد من طراز فيستاس V27-225  كيلوواط عام 2006، خارج مبنى متحفه على ميناء الساحل الشمالي لمدينة كليفلاند، بين ملعب كليفلاند براونز وقاعة مشاهير الروك أند رول ( 41 °30′24″ شمالاً 81°41′48″ غرباً ) . يستقبل مجمع الساحل الشمالي الترفيهي 1.5 مليون زائر سنوياً، ويظهر توربين الرياح بانتظام في نشرات الأخبار المحلية وبث مباريات فريق كليفلاند براونز في دوري كرة القدم الأمريكية ، مما يجعله أحد أكثر توربينات الرياح مشاهدةً في العالم. ^{[ 26 ]}

كانت توربينة الرياح تعمل في الأصل ضمن مزرعة رياح في الدنمارك، والتي أعادت بيعها بعد استبدالها بتوربينات رياح أحدث وأكبر. ^{[ 26 ] [ 27 ]} يضم محيط توربينة الرياح عملاً فنياً بعنوان " الظل والضوء" . ^{[ 28 ]} يتضمن العمل ممرات تتماشى مع ظل توربينة الرياح عند الظهيرة الشمسية وبعد ساعتين وإحدى عشرة دقيقة من الظهيرة الشمسية، على التوالي. وفي الاعتدالين الربيعي والخريفي ، يتماشى ظل توربينة الرياح أيضاً مع الممرات من حيث الطول. ^{[ 28 ]} وهكذا، تعمل توربينة الرياح كمؤشر كبير في ساعة شمسية غير مكتملة . يضم العمل الفني صناديق من المصابيح الكهربائية المغلفة بالخرسانة على جانب واحد من ساحة حول قاعدة توربينة الرياح، تمثل كمية الكهرباء التي تستهلكها الأسرة الأمريكية المتوسطة في السنة.

• 
  فيستاس V27 في مركز علوم البحيرات العظمى في كليفلاند، أوهايو
• 
  منظر آخر لمحطة توليد الطاقة الشمسية المركزية وتوربينات الرياح التابعة لها
• 
  صورة مقرّبة لتوربين الرياح مقابل أفق مدينة كليفلاند

قامت شركة "ون إنرجي"، المتخصصة في توليد الطاقة من الرياح الموزعة في الموقع ومقرها فيندلاي ، أوهايو، بتطوير وبناء تسعة مشاريع "رياح للصناعة" حتى الآن، مع وجود ثلاثة مشاريع قيد الإنشاء اعتبارًا من أكتوبر 2018. يُشير مصطلح "رياح للصناعة" إلى مشاريع طاقة الرياح التي يتم فيها تركيب توربينات رياح واسعة النطاق في الموقع وربطها بشبكة الكهرباء من جهة المنشأة (وهي عملية تُعرف بالتوليد الموزع أو طاقة الرياح خلف العداد، والتي تتبع أحيانًا نظام القياس الصافي ^{[ 29 ]} ). تهدف هذه المشاريع إلى تحقيق خفض كبير في استهلاك المنشأة الصناعية للكهرباء من الشبكة . وتشمل قائمة مشاريع التوليد في الموقع التي تُنفذها "ون إنرجي" ما يلي: