تحوّل كبير في مستقبل طاقة الرياح: اكتشاف جديد قد يقلّل التكاليف ويُغيّر المعادلة

اكتشاف قد يغيّر مستقبل طاقة الرياح إلى الأبد

في خطوة قد تُعيد رسم ملامح مستقبل الطاقة المتجددة، أعلن فريق بحثي من جامعة أكسفورد بروكس في المملكة المتحدة عن اكتشاف مهم في تصميم توربينات الرياح. الفريق، التابع لكلية الهندسة والحوسبة والرياضيات، وجد أن توربينات الرياح ذات المحور الرأسي (VAWTs) قد تقدم أداءً أفضل وأوفر تكلفة من تلك التقليدية ذات المحور الأفقي (HAWTs) في مزارع الرياح البحرية.

محاكاة حاسوبية تقود إلى نتائج مذهلة

الدراسة التي استغرقت أكثر من 11,500 ساعة من المحاكاة الحاسوبية، أظهرت أن وضع توربينات المحور الرأسي في أزواج قريبة داخل الشبكة يعزز من كفاءة الأداء بنسبة تصل إلى 15%، إذ تعمل كل وحدة على تعزيز تدفق الرياح للوحدة المجاورة لها.

ما الفرق بين المحور الرأسي والأفقي؟

• المحور الرأسي (VAWT): يمكنه التقاط الرياح من جميع الاتجاهات دون الحاجة لنظام انحراف.
• المحور الأفقي (HAWT): يحتاج لنظام انحراف لتوجيه التوربين نحو الرياح.

الميزة الأساسية في المحور الرأسي هي بساطته في التصميم والقدرة على التركيب بكثافة أعلى، مما يخفض تكاليف البنية التحتية ويزيد من الإنتاجية.

هل هذه التوربينات أكثر كفاءة؟

رغم هذه المزايا، إلا أن من أبرز عيوب توربينات المحور الرأسي هو انخفاض الكفاءة الهوائية مقارنة بالأفقية. حيث تُنتج التوربينات الأمامية ما يقارب 50% من الطاقة الحركية للرياح، بينما ينخفض هذا الرقم في التوربينات الخلفية إلى 25-30%.

وبحسب الدراسة، تبلغ تكلفة كل توربين رأسي أكثر من مليوني جنيه إسترليني لكل ميغاواط، مما يضع تحدياً أمام اعتمادها الواسع.

ردود متباينة من الخبراء

لا يُجمع المجتمع العلمي على النتائج. فقد أبدى البروفيسور “ينس نوركير سورينسن” – خبير في الديناميكا الهوائية – شكوكه بشأن الأسس العلمية والهيكل الهندسي الذي بُنيت عليه الدراسة، معتبرًا أن هناك حاجة ماسة للتجارب الميدانية للتأكد من النتائج.

هل نحن أمام ثورة حقيقية في الطاقة المتجددة؟

يرى البروفيسور “تزاناكيس”، قائد الفريق البحثي، أن هذا الابتكار قد يكون حجر الأساس لتسريع التحول الأخضر وتوفير طاقة نظيفة وأكثر استدامة في المستقبل القريب. وإذا أثبتت التوربينات الرأسية فعاليتها، فإنها ستمثل طفرة في عالم الطاقة.

ومع ذلك، فإن الأبحاث لا تزال في مراحلها الأولية، والحكم النهائي يتطلب اختبارات ميدانية على نطاق واسع.

الأسئلة الشائعة حول توربينات الرياح ذات المحور الرأسي (FAQ)

ما هي توربينات الرياح ذات المحور الرأسي؟
توربينات تستخدم محورًا يدور عموديًا على سطح الأرض، وتتميز بقدرتها على التقاط الرياح من جميع الاتجاهات دون الحاجة إلى نظام توجيه.

هل توربينات المحور الرأسي أكثر كفاءة من المحور الأفقي؟
ليس بالضرورة. فهي أقل كفاءة من الناحية الهوائية ولكنها تتيح تركيبًا أكثر كثافة مما قد يعوض الفاقد في بعض البيئات البحرية.

هل ستُستخدم هذه التوربينات على نطاق واسع؟
الأمر يعتمد على نتائج التجارب الميدانية المقبلة. إذا أثبتت كفاءتها من حيث التكلفة، فقد تُصبح خيارًا رئيسيًا في مشاريع الطاقة المتجددة.

ما تكلفة تركيب توربين واحد من المحور الرأسي؟
تُقدّر التكلفة بأكثر من مليوني جنيه إسترليني لكل ميغاواط من القدرة الإنتاجية.

ما الفرق الأساسي بين نظام الانحراف في المحور الأفقي والمزايا في المحور الرأسي؟
نظام الانحراف يوجه التوربينات نحو اتجاه الرياح في الأنظمة الأفقية، بينما لا تحتاج التوربينات الرأسية إلى هذا النظام، مما يقلل من تعقيد الصيانة.