ابتكارات جعلت الرياح مصدرا أفضل للطاقة

يبلغ عدد توربينات الرياح التي تعمل على مدار الساعة لتوليد الكهرباء في جميع أنحاء العالم الآن، أكثر من 340 ألف توربين، ورغم أنها تبدو لغير المختصين متشابهة بمرور الوقت، إلا أن حقيقة المضمون ليست كالمظهر.

وبفضل سلسلة من التطورات التكنولوجية -غير معروفة على نطاق واسع- أصبحت عمليات طاقة الرياح أكثر فعالية من حيث التكلفة وأكثر انتشارًا مما كان متوقعًا، بحسب تقرير لـ"فاينانشال تايمز".

وشكلت ما يقرب من 40% من مزيج الكهرباء في الدنمارك عام 2016، وحوالي 10% في الاتحاد الأوروبي، وكانت مزارع الرياح المصدر الرئيسي لتوليد الطاقة الجديدة في أوروبا والولايات المتحدة عام 2015، والمصدر الثاني في الصين.

توربينات عملاقة

- كانت القدرة الإنتاجية للتوربينات تقاس في العديد من مزارع الرياح قبل 25 عامًا بالكيلووات، وبالكاد استطاعت إنتاج ما يكفي لعدد قليل من المنازل متوسطة الاستهلاك، لكنها استبدلت بأخرى قادرة على تشغيل مئات المنازل الآن.

- ظهرت توربينات هائلة الحجم لم يتخيلها أحد، وأطلقت أكبر شركة في العالم لإنتاج هذه الوحدات "إم.إتش.آي فيستاس" التوربين العملاق 9.5 ميجاوات، والذي يشغل 8 آلاف منزل بشفرات تغطي دائرة أكبر من عجلة "عين لندن".

- هذا يعني أن المزيد من الكهرباء يمكن توليدها عبر عدد أقل من التوربينات، ويترتب على ذلك تكاليف ومجهود صيانة ونقل أقل، وبحلول عام 2024 ينبغي أن تتوافر توربينات بقدرة إنتاج 15 ميجاوات.

- يعتقد خبراء القطاع، أن ما يصل إلى 30% من الكهرباء في أوروبا ستأتي عبر مزارع الرياح بحلول عام 2030، ارتفاعًا من 10.4% عام 2016.

توربينات عائمة

- انخفضت تكاليف طاقة الرياح البحرية بالفعل خلال السنوات الثلاث الماضية في المملكة المتحدة، التي تعد أحد المواطن الرئيسية لتوليد الكهرباء عبر توربينات الهواء في المناطق المائية، بفضل المناطق الساحلية الشاسعة والبحار الضحلة نسبيًا.

- لكن هذه التقنيات ليست مفيدة للبلدان المحاطة ببحار عميقة، فزراعة التوربينات في قاع البحر ستكون صعبة لبلد مثل اليابان، التي تقع على جرف قاري ينخفض بسرعة إلى أعماق تجعل المزارع المائية غير مجدية ماليًا.

- لذلك كانت اليابان واحدة من البلدان التي اتجهت نحو اختبار التوربينات العائمة للتغلب على هذه المشكلة رغم التشكيك في فعاليتها على نطاق واسع، حيث وُصفت الفكرة بالهراء الذي لن يتحقق ولو بعد 50 عامًا.

- مع ذلك، ثبتت شركة "شتات أويل" النرويجية مؤخرًا مجموعة من توربينات "سيمنز"، في ما يعرف بـ"أول مزرعة رياح بحرية عائمة في العالم" قبالة الساحل الشرقي لأسكتلندا.

تخزين الطاقة

- أحد الأسباب وراء عدم توفير مزارع الرياح الكثير من الكهرباء مثل محطات الطاقة التقليدية، هو أنها لا تعمل في الأيام الساكنة التي لا تهب فيها الرياح.

- بفضل الشفرات الأكبر والتوربينات الأكثر كفاءة وغيرها من التطورات الأخرى، ارتفع معامل الحمل لمزارع الرياح، والذي يعبر عن كمية الكهرباء المولدة من المحطة مقارنة بما يمكنها إنتاجه عند العمل بكامل قدرتها.

- يقول خبير الطاقة لدى "إف.تي.آي كونسالتنج" "بن باكويل": في الوقت الحاضر، في سوق وسط غرب الولايات المتحدة، أصبح من الطبيعي أن يتجاوز معامل حمل المزارع 50%، وهو أمر لم يسمع عنه قبل عشر سنوات.
 

- لذا سعى مؤيدو الطاقة المتجددة منذ وقت طويل لإيجاد سبل للاستفادة من ارتفاع هذا المستوى خلال الأيام العاصفة عبر ابتكار أدوات ملائمة لتخزين الكهرباء وإعادة استخدامها في وقت لاحق.

- ارتفاع تكلفة تقنيات التخزين الشائعة مثل بطاريات "ليثيوم أيون" يشكل عقبة، إلا أنها آخذة في التراجع، تزامنًا مع جهود متزايدة من بعض الشركات لربط التوربينات بالبطاريات، ما يمهد الطريق أمام تبني أوسع لهذه التقنية.

طائرات ورقية

- قد تكون تقنيات توربينات الرياح تقدمت كثيرًا، لكن بعض الشركات مثل "ألفابت" تختبر أفكارًا أكثر جرأة، مثل تكنولوجيا محمولة جوًا لتوليد الطاقة.

- في أسكتلندا، حصلت شركة "كايت باور سيستمز" على أكثر من 5 ملايين إسترليني من المستثمرين، لتمويل خطتها لإطلاق طائرتين ورقيتين ستحلقان على ارتفاع 1500 قدم (457 مترًا) بعد ربطهما بنظام رفع لتوليد الكهرباء.

- تدعي الشركة أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تحول صناعة الرياح البحرية، لأنها ستكون أقل تكلفة من التوربينات، بيد أن الخبراء يرون أنها ما زالت على بعد عقود من الاستخدام التجاري.