إن شركات الطاقة الريحية تغامر في مياه أكثر عمقا ، قد لا يكون التوربين التقليدي على غرار طاحونة الهواء هو الحل الأنسب. لقد حان الوقت للنظر في البدائل.
كان توربينات الرياح عادة شفرات التي تدور حول محور أفقي، وهذا ظلت القياسي في مزارع الرياح الحديثة. وجاءت التقليدية توربينات الرياح المحور الأفقي (HAWTs) للسيطرة على سوق طاقة الرياح، سواء في البر أو في المياه الضحلة قبالة الساحل.
ولكن غالباً ما توجد أفضل مواقع لرياح الرياح في البحار العميقة ، بعيداً عن عوائق الرياح ، وممرات الشحن ، و nimbys والطيور المهاجرة. قد لا تكون هياكل الدعم المثبتة بشكل صارم في قاع البحر مجدية اقتصاديًا في أعماق ما بعد 50m ، لذلك يتحول المهندسون بدلاً من ذلك إلى أسس عائمة.
هذه هي ظروف مختلفة للغاية لتوليد الكهرباء من الرياح ، مما يعني إعادة اهتمام الناشئة في تكوينات توربينات الرياح البديلة. كما ذكرنا في المعاملات الفلسفية للمجتمع الملكي اعتماد محور دوران عمودي هو واحد من هذا القبيل. وتعرف هذه التوربينات ، التي تواجه الرياح دائما ، بتوربينات الرياح الرأسية (VAWTs).
هياكل مستقرة
التقليدية توربينات المحور الأفقي هي أعلى الثقيلة جدا، مع ريش والمعدات التي تولد الطاقة الثابتة بالضرورة إلى قمة البرج. في التوربينات البحرية كبير هذا الجزء يمكن أن تزن عدة مئات من الأطنان ويكون حول 100m فوق مستوى سطح البحر.
في توربين المحور الرأسي ، يمكن أن تكون أنظمة التوليد في ارتفاع أقل بكثير ، حتى في قاعدة البرج. هذا يعني أن VAWTs تميل إلى أن يكون مركز ثقل أقل بكثير.
على الدعائم العائمة تتضخم هذه الميزة - فقط فكر في مدى استقرارك عند الجلوس في زورق بدلا من الوقوف عليه.
كما أن تخفيض المولدات يجعلها أكثر سهولة وأسهل في الصيانة أو الاستبدال. على سبيل المثال ، يحتاج عمال VAWT فقط إلى تسلق مسافة قصيرة للوصول إلى الآلات بدلاً من تسلق برج 100m الذي يتحرك باستمرار.
المسائل حجم
بشكل عام، وتوربينات الرياح أكبر إنتاج الكهرباء أرخص. وقد أدى ذلك إلى توربينات الحصول على أي وقت مضى أكبر وأكثر قوة، وخاصة في الخارج حيث شفرات 50m هي الآن الروتينية وبعض، بل هي أكبر بكثير.
لكن مثل هذه الشركات العملاقة الدورية الأفقية قد تصل إلى الحد الأقصى. إذا تم النظر في محور الشفرة ، عندما يكون هذا الشفرة أفقية ، فستكون قوة الجاذبية عموديًا عليها ، بينما عندما تكون الشفرة رأسية (أعلى) ، ستكون قوة الجاذبية موازية للمحور وتوجه نحو جذر الشفرة. أخيراً ، عندما تكون الشفرة رأسية مرة أخرى (إلى الأسفل) ، فإن قوة الجاذبية ستكون متوازية مع محور الشفرة ، ولكنها تشير الآن إلى الطرف. بعض دراسات يدعي هذا الحمل الجاذبية تتأرجح يحد من حجم توربينات المحور الأفقي.
تعمل التوربينات المحورية العمودية على حل هذه المشكلة لأنها عندما تدور فإنها تواجه قوة جاذبية ثابتة ، دائمًا في نفس الاتجاه. من دون الضغط على رفع شفرات 80m المعدنية من جانب واحد ، يمكن أن تصبح VAWTs أكبر من المحتمل.
أبحاث وأظهرت الدراسة أيضا توربينات العمودية يمكن وضعها أقرب إلى بعضها البعض في مزرعة الرياح. حتى لمنطقة معينة، والمزيد من VAWTs يمكن تثبيت، وإنشاء المزيد من الكهرباء مما لو استخدمت HAWTs، مما يقلل من تكلفة الكهرباء.
الثورة المحور
لذا ، فإن السؤال الواضح الآن هو: لماذا لم يتم استخدام VAWTs حتى الآن إذا كانت مفيدة للغاية؟ السبب الرئيسي هو أنها لا تزال تقنية جديدة. على الرغم من أن الباحثين قد نظروا إلى المحاور الرأسية لعقود ، إلا أن التكنولوجيا تراجعت بسبب قيود المواد وحمولات النظام. لا يزال المستثمرون يرون التكنولوجيا المعروفة رهانًا آمنًا ، وحتى عندما ينظرون إلى رياح أعماق البحر ، كانوا أكثر ميلاً إلى دعم التوربينات المحورية الأفقية على المنصات العائمة.
ولكن كل من الحكومات والشركات المتطلعة تستثمر الآن في إمكانية VAWTs لأعماق البحار الرياح البحرية. ال مشروع نوفاتم تمويله من قبل حكومة المملكة المتحدة ، أظهر أن المحور العمودي في الخارج كان قابلاً للتطبيق تجارياً. مختبرات سانديا الوطنيةمدعومة من وزارة الطاقة الأمريكية و مختلف المدعومة من الاتحاد الأوروبي مشروع ناجح أيدت أيضا التكنولوجيا.
كما أن الشركات الصناعية مثل VertAx Wind البريطانية أو Gwind النرويجية تحذو حذوها من خلال تطوير مفاهيم مختلفة. تقوم شركة Nenuphar الفرنسية بمواصلة تصميم VAWT ، مع خطط (في الصورة في أعلى هذه المقالة) لتركيب أول مزرعة رياح عائمة قبالة سواحل مرسيليا.
مع تزايد الطلب على الطاقة ، نحن ملزمون باستكشاف كل الحلول الممكنة. توربينات الرياح الرأسية تقع في أعماق البحر لديها إمكانات قوية لتكون واحدة من هذه الحلول.
تم نشر هذه المقالة في الأصل المحادثة
قراءة المقال الأصلي.
عن المؤلفين
ماوريتسيو Collu هو محاضر، مركز الطاقة البحرية المتجددة في جامعة كرانفيلد. الدكتور Collu هو مدير الدورة للماجستير هندسة متقدمة الميكانيكية، ومحاضر في ميكانيكا الموائع وتحميل، CEng، MRINA وMEI. وهو يشارك بصفة خاصة في التصميم النظري والأولي للهياكل الدعم البحري للالعائمة صناعة توربينات الرياح الناشئة.
مايكل برج تنفذ حاليا أبحاث ما بعد الدكتوراه في قسم طاقة الرياح في الجامعة التقنية في الدنمارك على العائمة المفاهيم توربينات الرياح المحور الرأسي بدعم من DeepWind الممول من الاتحاد الأوروبي والمشاريع تدفق.
أوصى الكتاب:
ثروة الطبيعة: كيف تزدهر الأعمال والمجتمع من خلال الاستثمار في الطبيعة
بقلم مارك ر. تيرسيك وجوناثان إس آدامز.
ما هي طبيعة يستحق؟ الإجابة على تقليديا مؤطرة في البيئة هذه التي سؤال حيث هو ثورة في الطريقة التي نؤدي بها أعمالنا. في فورتشن الطبيعةيقول مارك تيرسيك ، الرئيس التنفيذي لـ The Nature Conservancy and bank of banker السابق ، والكاتب جوناثان آدامز ، إن الطبيعة ليست فقط أساس رفاهية الإنسان ، بل هي أيضا أذكى استثمار تجاري يمكن أن تقوم به أي شركة أو حكومة. الغابات ، والسهول الفيضية ، وشعاب المحار التي غالبا ما ينظر إليها ببساطة على أنها مواد خام أو عوائق يجب تطهيرها باسم التقدم ، هي في الواقع مهمة بالنسبة لرفاهنا المستقبلي مثل التكنولوجيا أو القانون أو الابتكار في الأعمال. فورتشن الطبيعة يقدم دليلا أساسيا للرفاهية الاقتصادية والبيئية في العالم.
اضغط هنا لمزيد من المعلومات و / أو لطلب هذا الكتاب على الأمازون.
