الصين تطور أكبر نموذج أولي لتوربينات الرياح العائمة في العالم بقدرة 50 ميجاوات
وفقاً لتقارير الصناعة، تعمل الصين على تطوير ما خُطط ليكون أكبر توربينات الرياح العائمة في العالم، بسعة مستهدفة تبلغ 50 ميجاوات. يمثل هذا المشروع الطموح قفزة كبيرة إلى الأمام في تكنولوجيا الرياح البحرية العائمة، ومن المحتمل أن يضاعف قدرة أكبر التوربينات العائمة الحالية ويدل على التزام الصين بقيادة الجيل القادم من تطوير طاقة الرياح البحرية.
يستهدف تصميم التوربينات العائمة بقدرة 50 ميجاوات مواقع المياه العميقة جداً حيث لا تكون الأساسات الثابتة مجدية اقتصادياً. وفقاً لإعلانات المشروع، يتضمن التوربين تصميماً هوائياً متقدماً، ومولدات ذات دفع مباشر وعزم دوران عالٍ، وأنظمة متطورة لتعويض الحركة للحفاظ على الأداء على الرغم من حركة المنصة. تهدف القدرة المتزايدة إلى تحسين عوامل القدرة وتقليل التكلفة المعيارية للطاقة لمزارع الرياح العائمة.
تُطلق تقنية الرياح العائمة العنان لموارد الرياح البحرية الهائلة في المياه العميقة وراء الجرف القاري. في حين أن التوربينات ذات الأساس الثابت تقتصر على أعماق مياه تبلغ حوالي 60 متراً، يمكن للمنصات العائمة العمل في أعماق تتجاوز 1000 متر. تفتح هذه الإمكانية مناطق تطوير حول السواحل المطلة على المحيط الهادئ في آسيا والأمريكتين، والبحر الأبيض المتوسط، ومناطق أخرى ذات تضاريس بحرية شديدة الانحدار. تتيح هذه التكنولوجيا أيضاً الانتشار بعيداً عن الشاطئ، مما يقلل من التأثير البصري وربما يتيح الوصول إلى موارد رياح أقوى وأكثر اتساقاً.
يعكس الهدف البالغ 50 ميجاوات من القدرة التوسع السريع في تكنولوجيا الرياح العائمة. تتراوح التوربينات العائمة التشغيلية الحالية من 5 إلى 15 ميجاوات، وتستهدف تصاميم الجيل التالي 20 ميجاوات. سيمثل توربين بقدرة 50 ميجاوات قفزة كبيرة، مما يتطلب تقدماً في تصميم الشفرات، وتكنولوجيا مجموعة نقل الحركة، والتحكم في استقرار المنصة. يلتقط قطر الدوار الأكبر المزيد من طاقة الرياح ولكنه يزيد أيضاً من الأحمال الهيكلية وتعقيد التحكم.
يواجه تصميم المنصة لتوربين 50 ميجاوات تحديات فريدة. يولد حجم الدوار المتزايد قوى دفع أعلى وأحمال جيروسكوبية يجب أن تقاومها المنصة العائمة. تحافظ أنظمة الربط المتقدمة وخوارزميات التحكم في الثقل على استقرار المنصة مع السماح بحركة محكومة تقلل من الأحمال الهيكلية. يتيح التكامل مع وحدات إمداد الطاقة ومحركات السرعة المتغيرة تعويضاً متطوراً للحركة وإدارة جودة الطاقة.
يجب أن تعمل الأنظمة الكهربائية للتوربينات العائمة في البيئات البحرية القاسية مع محدودية الوصول للصيانة. تنقل الكابلات البحرية الطاقة إلى الشاطئ، بينما تتعامل المحولات على متن السفينة وإلكترونيات الطاقة مع تحويل الجهد ومتطلبات الاتصال بالشبكة. يجب أن يستوعب الهيكل الكهربائي حركة المنصة دون المساس بالموثوقية أو السلامة. تقلل الأنظمة الزائدة عن الحاجة وقدرات المراقبة عن بعد من وقت التوقف عن العمل في المواقع البحرية النائية.
تضيف أنظمة التحكم للتوربينات العائمة تعقيداً يتجاوز تصاميم الأساس الثابت. تؤثر الدرجات الست لحرية المنصة—الاندفاع، والتأرجح، والارتفاع والانخفاض، والدوران حول المحور الطولي، والدوران حول المحور العرضي، والدوران حول المحور الرأسي—على أداء التوربين والأحمال الهيكلية. يجب أن تنسق خوارزميات التحكم المتقدمة ميل الشفرة، وعزم دوران المولد، وثقل المنصة لتحسين التقاط الطاقة مع الحفاظ على الاستقرار. تتوقع استراتيجيات التحكم التنبؤي بالنموذج ظروف الموجة والرياح باستخدام بيانات المستشعرات وخوارزميات التنبؤ.
يوضح المشروع استراتيجية الصين للتوسع التكنولوجي القوي في مجال الطاقة المتجددة. قام المصنعون الصينيون بتوسيع نطاق تكنولوجيا الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتكنولوجيا الرياح البحرية ذات الأساس الثابت بسرعة، محققين تخفيضات في التكلفة من خلال حجم التصنيع وتحسين العمليات. قد يؤدي تطبيق هذا النهج على طاقة الرياح العائمة إلى تسريع تخفيض التكاليف والنشر التجاري. ومع ذلك، فإن تعقيد طاقة الرياح العائمة وقاعدتها المنشأة الأصغر حجماً يمثل تحديات مختلفة عن التوسعات التكنولوجية السابقة.
بالنسبة لصناعة الرياح العائمة العالمية، يشير النموذج الأولي الصيني 50 ميجاوات إلى اشتداد المنافسة والتقدم التكنولوجي السريع. لقد قاد المطورون الأوروبيون نشر طاقة الرياح العائمة حتى الآن، مع مشاريع في اسكتلندا والبرتغال والنرويج. تمثل الأسواق الآسيوية إمكانات نمو كبيرة، حيث تستهدف اليابان وكوريا الجنوبية وتايوان سعة كبيرة من طاقة الرياح العائمة. تجذب التكنولوجيا أيضاً المناطق ذات المياه البحرية العميقة بما في ذلك الساحل الغربي للولايات المتحدة، ودول البحر الأبيض المتوسط، وغيرها.
كتب بواسطة: ماكسويل، مهندس طاقة متجددة يتمتع بخبرة 14 عاماً في تطوير مشاريع الرياح البحرية، متخصص في تكنولوجيا الرياح العائمة، وأنظمة الربط، وهندسة الكابلات الديناميكية.