مقالات عامة

توربينات الرياح هي بالفعل بحجم ناطحة سحاب – هل هناك أي حد لمقدار حجمها؟

مجلة المذنب نت متابعات عالمية:

في عام 2023 ، على بعد حوالي 100 ميل من ساحل شمال شرق إنجلترا ، ستبدأ توربينات الرياح الأكبر في العالم في توليد الكهرباء. تستخدم هذه المرحلة الأولى من تطوير مزرعة الرياح البحرية لبنك دوجر بنك Haliade X من جنرال إلكتريك ، وهو توربين يبلغ ارتفاعه أكثر من ربع كيلومتر من سطح البحر إلى أعلى نقطة في طرف النصل.

إذا وضعت واحدًا في لندن ، فسيكون ثالث أطول مبنى في المدينة ، وأطول من One Canada Square في كناري وارف وأقصر بـ 50 مترًا فقط من Shard. كل من شفراتها الثلاثة ستكون أطول من برج ساعة بيغ بن الطويل. وسيضم بنك Dogger في النهاية ما يقرب من 300 من هؤلاء العمالقة.

التالي: توربين بحجم إيفل؟
جنرال إلكتريك للطاقة المتجددة / فيسبوك

مرت عقدين فقط منذ أن تم بناء أول مزرعة رياح بحرية مناسبة في المملكة المتحدة قبالة ساحل شمال ويلز. كان كل من توربيناتها قادرة على إنتاج 2 ميغاواط من الكهرباء في ظروف مثالية – كانت تعتبر ضخمة في ذلك الوقت. في المقابل ، فإن Haliade X قادرة على إنتاج 13 ميجاوات من الكهرباء ، وتوربينات 15 ميجاوات على بعد عام أو عامين فقط.

فلماذا تتزايد التوربينات في الحجم بمثل هذا المعدل السريع ، وهل هناك حد لمقدارها؟ باختصار ، الإجابة الأولى هي تقليل تكلفة الطاقة والثانية هي أنه يجب أن يكون هناك حد – لكن لم يضع أحد رقمًا عليها بعد.

توربينات كبيرة ، كهرباء رخيصة

قبل خمس سنوات فقط ، كانت صناعة الرياح البحرية تأمل في خفض أسعار الطاقة إلى أقل من 100 جنيه إسترليني لكل ميغاواط / ساعة بحلول عام 2020 من مشاريع جديدة في مياه المملكة المتحدة. حتى في هذا المستوى ، كانت المشاريع ستظل تعتمد على الإعانات الحكومية لجعلها مجدية اقتصاديًا ، مقارنةً بأنواع أخرى من توليد الكهرباء.

ولكن في الواقع ، انخفضت التكاليف بسرعة إلى حد أن مطوري مزارع الرياح البحرية سرعان ما التزموا ببيع الكهرباء بأسعار أقل بكثير. اليوم ، يقوم المطورون ببناء مزارع الرياح مثل Dogger Bank حيث التزموا بأسعار تقل عن 50 جنيهًا إسترلينيًا لكل ميغاواط في الساعة. هذا يجعل الرياح البحرية قادرة على المنافسة مع الأشكال الأخرى لتوليد الطاقة ، مما يلغي بشكل فعال الحاجة إلى الدعم.

كان العامل الرئيسي في تقليل هذه التكاليف هو حجم التوربينات. تم طرح التوربينات الأكبر حجمًا في السوق بشكل أسرع مما توقعه كل شخص تقريبًا في هذا القطاع.

يعتبر Dogger Bank مثاليًا للرياح البحرية حيث أن المياه ضحلة جدًا. عند اكتماله ، سيعمل المشروع على تزويد 6 ملايين منزل في المملكة المتحدة بالطاقة.
مزرعة الرياح بنك Dogger

لا يمكن للشفرات أن تدور بسرعة كبيرة

من الناحية النظرية ، يمكن أن تستمر التوربينات في التكاثر. بعد كل شيء ، تستخرج الشفرة الأكبر الطاقة من الرياح على مساحة أكبر أثناء دورانها ، مما يولد المزيد من الكهرباء.

لكن هناك بعض القيود الهندسية. يتعلق أحدهما بتآكل الريش الناجم عن اصطدامها بقطرات المطر ورذاذ البحر. بالنسبة للتصميمات الحالية ، يجب أن تكون سرعة أطراف النصل محددة بـ 90 مترًا في الثانية (والتي تعمل بأقل من 200 ميل في الساعة) لتجنب التآكل. لذلك ، مع زيادة حجم التوربينات وطول الشفرات ، يجب أن تدور دواراتها بشكل أبطأ.

نتيجة الاضطرار إلى إبطاء الجزء المتحرك لأسفل هي أنه لإنتاج نفس القدر من الطاقة ، يجب أن تعمل الشفرات على تحويل الريح إلى حد أكبر. ينتج عن هذا قوى متزايدة بشكل كبير على التوربين بأكمله. يمكننا معالجة هذه القوى العالية ، ولكن فقط من خلال زيادة وزن التوربينات وتكلفتها. وهذا يعني أن النقطة التي يصبح عندها التوربين غير مربح – النقطة التي لم تعد فيها التكلفة الإضافية تستحق العناء مقابل قيمة الكهرباء الإضافية المتولدة – يتم الوصول إليها في وقت أقرب بكثير مما لو تم السماح لأطراف الشفرة بالعمل بشكل أسرع.

أيضًا ، مع زيادة طول الشفرات ، تصبح أكثر مرونة. هذا يجعل من الصعب الحفاظ على الديناميكا الهوائية لتدفق الرياح من حولهم تحت السيطرة الكاملة ، ويصعب ضمان عدم اصطدام الشفرات ببرج التوربينات في ظل ظروف الرياح القاسية.

القيود اللوجستية

ومع ذلك ، يمكن حل مثل هذه التحديات الهندسية على المدى الطويل. وهذا يعني أنه من المرجح أن تكون توربينات الرياح محدودة الحجم بسبب مشكلات التصنيع والتركيب والتشغيل ، بدلاً من أي حد مادي لتصميم التوربينات.

مجرد نقل الشفرات والأبراج من مصنع إلى موقع وتجميع التوربين عندما تصل إلى هناك يمثل تحديات هائلة. يجب شحن كل من هذه الشفرات بحجم ساعة بيج بن في قطعة واحدة. وهذا يتطلب موانئ ضخمة وسفنًا عملاقة ورافعات يمكنها العمل بأمان وموثوقية بعيدًا عن الشاطئ. هذا هو المكان الذي من المرجح أن يأتي منه الحد.

مزرعة الرياح قيد الإنشاء
مطلوب: سفن ضخمة وموانئ ورافعات.
دي جي مطر / شاترستوك

يمكنك أن ترى هذه الحدود في الممارسة العملية في المملكة المتحدة ، التي تحيط بها البحار الضحلة والرياح والتي تعتبر مثالية لتوليد الطاقة. على الرغم من ذلك ، من المرجح أن تفوت المملكة المتحدة هدفها الطموح إلى أكثر من ثلاثة أضعاف قدرتها على الرياح البحرية بحلول عام 2030.

هذا ليس بسبب التكنولوجيا أو نقص المواقع الخارجية. بدلاً من ذلك ، لن تكون الصناعة قادرة على تصنيع التوربينات بالسرعة الكافية ، ومن غير المرجح أن تكون البنية التحتية للموانئ وعدد سفن التركيب والرافعات المناسبة والعمال ذوي المهارات المطلوبة كافية.

لذا ، إذا كانت المملكة المتحدة تريد تعظيم الفائدة التي تعود على اقتصادها من قصة نجاح رائعة حتى الآن ، فإن التركيز يحتاج الآن إلى التحول من مجرد خفض التكلفة إلى تطوير مهارات العمال وسلسلة إمداد طاقة الرياح البحرية.

أنا متأكد من أن التوربينات سوف تكبر ، لكنني أشك بمعدل أبطأ مما رأيناه في السنوات الأخيرة. وإذا تم نشر التوربينات على بعد 100 ميل من الشاطئ ، فهل سيهتم أحد؟ بعد كل شيء ، لن يكون الجمهور هناك لرؤيتهم.



اقرأ المزيد: لماذا تعد الجزيرة المغمورة المكان المثالي لأكبر مزرعة رياح في العالم



نشكركم على قراءة المنشور عبر مجلة المذنب نت, المتخصصة في التداول والعملات الرقمية والمشفرة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى