هل تخيّلت يومًا أن ترى توربينات الرياح فوق سطح منزلك؟.. هذا الطرح لم يعد مجرد "مزحة" أو "حديث خيالي" مع التوسع في تقنيات تتغلب على المظهر الضخم للشفرات أو الحاجة إلى مساحات شاسعة لنشرها.
ومنذ سنوات ظهرت مقترحات تطوير توربينات دون شفرات، لتُعدّ إيذانًا بعهد جديد يزيح التوربينات التقليدية الضخمة من المشهد تدريجيًا.
وبعد أن اقتصرت التركيبات النظيفة فوق الأسطح على الألواح الشمسية، يمكن أن تتحول المساحات الفارغة فوق المنازل إلى موقع ينتج الكهرباء المتجددة من الشمس والرياح.
وبذلك يمكن التغلب على التحدي الأبرز أمام نشر مصادر الطاقة المتجددة، وهو "تقطُّع" الإنتاج، إذ يتكامل إنتاج الطاقة الشمسية نهارًا والرياح ليلًا فوق أسطح المنازل.
توربينات الرياح دون شفرات
تتكون توربينات الرياح دون شفرات من عمود أسطواني الشكل مثبت على سطح أملس، وقابل للاهتزاز والتمايل حسب سرعة الرياح.
ومع اصطدام الرياح بالعمود، يعمل تحرُّك الهواء بمرونة على نقل الطاقة إلى الهيكل من خلال المُوّلد الملحق بنهاية التوربين، وتولّد الكهرباء من خلال ما يُعرَف باسم "اهتزاز الدوامات".
ويُصنع هيكل العمود من مواد مزودة بالألياف الكربونية والزجاجية المستعملة في تصنيع التوربينات التقليدية، حسب تعريف شركة ريبسول الإسبانية.
وبدلًا من اعتماد التوربينات التقليدية على دفع الرياح لدوران الشفرات، يتخلى التصميم الحديث عن هذه الخطوة نهائيًا للاستفادة من حركة العمود الأسطواني يمينًا ويسارًا، في مشهد يشبه مقاومة أعمدة الإنارة لحركة الرياح.
وتتغلب توربينات الرياح دون شفرات على عيوب نظيرتها التقليدية، نظرًا إلى:
- ضخامة حجم التوربينات ذات الشفرات الكبيرة.
- حالة الضجيج والتلوث السمعي التي يسبّبها دوران الشفرات.
- عدم ملاءمتها للمناطق المكتظة بالسكان.
- تكلفة الإنتاج والصيانة المرتفعة، المرتبطة بحجمها العملاق.
- المخاطر التي تُمثّلها على الحياة البرية والطيور.
- العمر الافتراضي الأقل للتوربين في حالة وجود شفرات.
- بُعدها عن مناطق الاستهلاك والأسواق.
- الحاجة إلى خبرة قوية في إدارة النفايات وطرق معالجتها.
حل مثالي
بحث المطورون عن حلول مثالية لضمان أطول وقت ممكن من إنتاج مصادر الطاقة المتجددة، ولم تكن التوربينات التقليدية أفضل الخيارات لتلبية هذا الطموح.
ويرجع ذلك إلى أن ضخامة حجمها، ومظهرها غير المحبّب لبعضهم، عاقَ هدف تعويض الإنتاج ليلًا مع غياب دور الألواح الشمسية أو في أوقات الغيوم.
وظهرت توربينات الرياح دون شفرات لتتلافى عيوب "تقطُّع" الإنتاج المتجدد، بمرونة حجمها الصغير وسهولة نشرها في المدن المزدحمة وعلى أسطح المنازل.
وتُسهِّل عمليات الصيانة للأعمدة الأسطوانية، كما أنها تعدّ "صديقة" للحياة البرية والطيور، وفق تطوير رصده باحثو الجامعة الصينية في هونغ كونغ ونقله موقع "إل دياريو 24".
وتُتيح هذه الأعمدة نشر توربينات الرياح دون شفرات في: المدن المزدحمة، ووسط المناطق السكنية، وعلى أسطح المنازل، وغيرها من المواقع.
ويعكف الباحثون على اختبار نموذج تجريبي من هذه التوربينات، التي تتبنى عملية تطويرها شركة "فورتكس بليدلس" الإسبانية.
وعلى عكس التوربينات التقليدية، تتناسب الإصدارات عديمة الشفرات مع سرعة الرياح المنخفضة إلى المتوسطة.
ويقدم المقطع المصور التالي تصورًا من شركة "فورتكس بليدلس" لتطبيقات التوربينات الخالية من الشفرات:
" title="YouTube video player" frameborder="0">
انتشار عالمي رغم التحديات
يُقدِّر الباحثون أن التوربينات الجديدة يمكنها خفض تكلفة إنتاج الكهرباء بنسبة 40%، مقارنة بالوحدات التقليدية ذات الشفرات الكبيرة.
ورغم ميزات توربينات الرياح دون شفرات، فإنها تواجه تحديًا كبيرًا في حالات الرياح مرتفعة السرعة.
ويعدّ توربين "أتلانتس" الذي أنتجته شركة "فورتكس بليدلس" الإسبانية مثالًا على ذلك، إذ ينتج الكهرباء بسرعة رياح 3 متر/ثانية، لكن يتوقف عن العمل تلقائيًا حال ارتفاع السرعة إلى ما يتراوح بين 30 و35 مترًا/ثانية.
ويصل ارتفاع هذا التوربين إلى ما يتراوح بين 9 و13 مترًا، ويمكنه إنتاج 1 كيلوواط من الكهرباء، ويضمن خفضًا بنسبة 45% في تكلفة إنتاج معدل الكهرباء من التوربينات التقليدية، لكن في سرعات رياح منخفضة ومتوسطة.
ويقبل التوربين التركيب في مزارع الرياح، بجانب التركيبات البحرية، دون تعريض الطيور الجارحة والحياة البرية لمخاطر.
وبدأت شركة "فورتكس بليدلس" عملها في تطوير التوربينات الخالية من الشفرات عام 2010، ليسجل مالكوها براءة اختراع بعد سنوات من تحسين التقنية.
ولم تجذب تقنية التوربينات الجديدة مطوري الشركة الإسبانية أو باحثي الجامعة الصينية فقط، إذ اهتم بها مهندسون من جامعة غلاسكو في إسكتلندا أيضًا.
وتوصَّل الباحثون البريطانيون إلى إمكان توليد كهرباء بقدرة 460 واط من هذه التوربينات في سرعة رياح تتراوح بين 20 و70 ميلًا/ساعة، في حالة تثبيتها على عمود بطول 80 سنتيمترًا بقطر 65 سنتيمترًا، حسب موقع تك إكسبلور.
موضوعات متعلقة..
اقرأ أيضًا..
المصادر..
