يمكن لتصميم توربينات الرياح البحرية العائمة تغيير اللعبة

تزداد شعبية توربينات الرياح البحرية العائمة. فهي تستفيد من سرعات الرياح العالية والاتساق الاتجاهي ، مما يعني أن عددًا أقل من التوربينات البحرية تنتج طاقة كبيرة أو أكثر من مجموعات التوربينات البرية. بالإضافة إلى ذلك ، تمنح مياه المحيط الناس مزيدًا من المرونة فيما يتعلق بموقع وحجم مزارع الرياح الخاصة بهم. حتى مع ظهور هذه المزايا بشكل متزايد ، يبحث الناس دائمًا عن طرق لتحسين خيارات تصميم توربينات الرياح.

شركة American Offshore Energy التي تتخذ من ولاية بنسلفانيا مقراً لها ، هي شركة رائدة في نوع من توربينات الرياح البحرية التي يمكن أن تكسر الحدود الحالية وتظهر ما هو ممكن. وإليك نظرة فاحصة على ابتكاراتها وكيف تختلف عن تصاميم توربينات الرياح الحالية.

بناء توربينات رياح عمودية بدون محور مركزي

يصمم المهندسون إما توربينات الرياح ذات المحور الأفقي (HAWT) أو توربينات الرياح ذات المحور الرأسي (VAWT). يعد تصميم VAWT أقل شيوعًا اليوم لأن مقاييس أدائه تقصر عن نظيرتها. تبدو توربينات الرياح هذه كضربات بيض عملاقة ، حيث تمتد الشفرات إلى أعلى وأسفل الدوار الرأسي.

في المقابل ، يتميز HAWT بتصميم يشبه المروحة ، وعادة ما يكون بثلاث شفرات. أطول HAWTs لها ارتفاعات مماثلة للمباني المكونة من 20 طابقًا ، في حين أن VAWTs يبلغ ارتفاعها حوالي ضعف هذا الارتفاع بشكل عام.

قام فريق American Offshore Energy ببناء VAWT التي تبرز بسبب افتقارها إلى عمود مركزي. لا يوجد تصميم آخر لتوربينات الرياح العمودية يأخذ هذا النهج. مع استخدام VAWT التقليدي في الخارج ، فإن الكتلة من المحامل المتدحرجة وعلبة التروس والمولد تقع عند مستوى سطح البحر أو تحته. وبالمثل ، تنشأ التحديات من محاولة إبقاء المياه المالحة خارج تلك المكونات.

ومع ذلك ، فإن هذا التصميم الجديد يعمل بدون علب تروس أو محامل دوارة ولا يتطلب زيت. يمكن للناس حتى إغراق التوربين تحت الماء لحمايته أثناء الأعاصير. جميع مكونات التوربين مقاومة للماء والصدأ ، لذا فإن غمرها لن يسبب ضررًا. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للناس استخدام جهاز التحكم عن بعد لرفع التوربين بأسطوانات الهواء المضغوط. هذا الخيار يجعل إعادة التشغيل سهلة بمجرد مرور العاصفة.

أخذ الإلهام من مسابقة المراكب الشراعية

يشرح المستند التعريفي التمهيدي الموجود على موقع الشركة على الويب كيف جاءت الأفكار المبكرة لهذا VAWT من مسابقة المراكب الشراعية في كأس أمريكا طويلة الأمد. تتمتع أكثر القوارب نجاحًا اليوم بمراكز جاذبية منخفضة ، كما هو الحال في تصميم توربينات الرياح. الجسم الأملس يجعله يبدو مختلفًا تمامًا عن VAWTs الأخرى التي تم إنشاؤها حتى الآن. يتمتع بعض الأشخاص في فريق تصميم التوربينات بخبرة مباشرة في سباقات المراكب الشراعية ، مما يجعلهم في وضع جيد لتقديم المدخلات.

يستخدم جسم VAWT مبادئ التوتر والضغط ، لذلك فهو صلب وخفيف الوزن. يمكن للأشخاص أيضًا توسيع نطاق الهيكل لتلبية احتياجاتهم. يحدث توليد الطاقة في محيط التوربين. تتميز هذه المنطقة أيضًا بثلاثة محامل دعم حركية تجلس فوق العوامات المرتبطة هيكليًا. يتم ربط كل عوامة ببرغي تثبيت مضمن في قاع البحر ، مما يمنع التوربين من الدوران. يقال إن هذه الطريقة تجعل تحديد موقع التوربينات أقل تكلفة من التوربينات الأرضية.

تعد توربينات الرياح الرائدة أيضًا أخف بكثير من الخيارات التقليدية لأنها تعمل بدون العديد من المكونات التي تتطلبها الإنشاءات الأخرى. على سبيل المثال ، لا يحتاجون إلى المسبوكات أو المطروقات أو المولدات التقليدية.

يتميز كل هيكل توربين بشكل أساسي بالفولاذ والألياف الزجاجية ، وتريد الشركة الحصول على المواد في الولايات المتحدة. يشير ممثلو الشركة إلى أن كلاً من صناعات الصلب والألياف الزجاجية في الولايات المتحدة يمكن أن تتوسع بسهولة لدعم خلق فرص العمل.

جعل الصيانة أكثر سهولة

تحتاج توربينات الرياح إلى صيانة مستمرة بغض النظر عن مواقعها. يستخدم الناس مواد مثل أكسيد الألومنيوم والبلاستيك كوسائط انفجار لتنظيف التوربينات. بالإضافة إلى ذلك ، قد يقوم الفنيون باستبدال أو إصلاح الأجزاء المعرضة لضغط بيئي مستمر. تعد صعوبات الوصول من بين الجوانب السلبية المرتبطة بمعظم منشآت الرياح البحرية.

ومع ذلك ، فإن تصميم توربينات الرياح الأمريكية البحرية يركز على سهولة الصيانة. إنها تضع المحامل ومكونات المولدات على مستوى سطح السفينة للوصول الخالي من المتاعب للأشخاص على قوارب الخدمة. خيار آخر هو فصلها وسحب التوربينات إلى الشاطئ ، وهو ما يستغرق يومًا واحدًا فقط.

تعد سهولة الصيانة ميزة مهمة لهذا التوربين ، خاصة وأن أي توقف عن العمل يمثل عادةً الأموال المفقودة من قبل أولئك الذين يمتلكون أو يشغلون المعدات. إذا أدرك الناس أن الصيانة ستكون أسهل مما تصوروا في البداية ، فقد يكونون أكثر عرضة للاستثمار في توربينات الرياح البحرية لأول مرة أو زيادة استثماراتهم الحالية.

تقليل الاحتكاك المحتمل المرتبط بالتركيبات الجديدة

عرف الأشخاص المشاركون في تصميم التوربينات أيضًا أنه لا يدعم الجميع الحصول على طاقة نظيفة بهذه الطريقة. لذلك ، قاموا بتقييم كيفية تقليل العديد من الحجج الشائعة ضد التركيبات الجديدة.

تستخدم بعض التصميمات والترتيبات الحديثة لتوربينات الرياح الطبيعة للإلهام. صمم المهندسون شفرات تشبه زعانف الحوت الأحدب ، على سبيل المثال. لقد درسوا أيضًا مجموعات من الأسماك لتقييم كيف يمكن لمواضع معينة لمجموعات من توربينات الرياح أن تجعلها جميعًا أكثر كفاءة.

ومع ذلك ، يشير الناس أيضًا إلى أن نشر توربينات الرياح ليس دائمًا أمرًا رائعًا للحياة البرية. إحدى الحجج الشائعة هي أنها يمكن أن تصيب الطيور أو تعطلها. ومع ذلك ، فإن شركة American Offshore Energy تدعو إلى وضع التوربينات على بعد أكثر من 25 ميلاً من الشاطئ ، وإبعادها عن مسار الطيور المهاجرة.

قدمت وثيقة مصاحبة للبيان الصحفي حول هذا التصميم الجديد لتوربينات الرياح مثالاً على وضع توربين رياح بطول 200 قدم على بعد 30 ميلاً من الشاطئ. اقترحت الشركة أن الأفق سيخفي الهيكل عن الناس على الشاطئ ، مما يجعلهم أكثر انفتاحًا على تطوير مزارع الرياح.

ذكر المحتوى أيضًا أن توربينات الرياح ستكون بعيدة بما يكفي عن الشاطئ بحيث لا يحتاج الأشخاص الذين يركبونها إلى الالتزام بمناطق سيطرة الدولة التي تمتد على مسافة 12 ميلًا حول موقع الهياكل المقترحة. هذا من شأنه أن يجعل أي خطط لتوربينات الرياح أقل عرضة للتأخير بسبب المعارضة القانونية.

American Offshore Energy هي واحدة من العديد من الكيانات التي تعمل في منشآت الرياح البحرية. أعلن المختبر الوطني للطاقة المتجددة مؤخرًا عن مسابقة تقدم جوائز بقيمة 5.75 مليون دولار للمتسابقين الذين يمكنهم إنشاء أفضل خيارات توربينات الرياح البحرية. تغطي المسابقة ثلاثية المراحل مسارات التصميم والتصنيع والتنفيذ. نظرًا لأن توربينات الرياح البحرية أصبحت أكثر شيوعًا ، نأمل أن يصبح الأشخاص الذين يقاومون استخدامها أكثر انفتاحًا.

فتح احتمالات تصميم توربينات الرياح

ستظهر شركة American Offshore Energy وشركات أخرى مثلها للعالم بشكل جماعي ما هو ممكن من خلال تصميم توربينات الرياح. لا شك أن الجهود المرتبطة بذلك ستتطلب تجربة وخطأ كبيرين. ومع ذلك ، فإن المثابرة ستؤتي ثمارها وستساعد العالم على التحرك نحو مستقبل يعتمد بشكل أكبر على طاقة الرياح النظيفة.