التوربينات الهوائية البحرية

تعريفها وفئاتها

تسمح توربينات الرياح البحرية بتحويل الرياح إلى طاقة كهربائية. مصطلح Off Shore يعني حرفيا “خارج الساحل”، بعكس التوربينات البرية . توربينات الرياح البحرية تعمل على نفس مبدأ النماذج الأرضية التقليدية: وهي تحول الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة كهربائية.

يقوم الهواء بتحريك عدد من الشفرات، ثلاثة في أغلب الأحيان. ويؤدي إلى تشغيل مولد يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، وفقا لمبدأ الدينامو .و الفرق الرئيسي بين النماذج البحرية والبرية من التوربينات هو طبيعة الأساسات التي تسمح  بتثبيتها وترسيخها في أرض البحر. كما على توربينات الرياح البحرية أن تكون صلبة جدا لتحمل الظروف البحرية الصعبة.

وغالبا ما تجمع توربينات الرياح البحرية في ما يسمى ب”مزارع” أو “حدائق”  تحتوي على ما بين 20 و-50 توربينة من 2 إلى 5 ميغاواط (MW). ويقوم تثبيت هذه الحدائق التقليدية في المناطق التي يبلغ فيها عمق البحر ال 40 متر.

خصائص محددة لتحمل البيئة البحرية

إفتتحت الدنمارك عام 2001 أكبر مزرعة توربينات هوائية في ذلك الوقت، عندما انشأت حديقة Middelgrunden التي ضمت جيل جديد من التوربينات : 20 توربينة بقدرة 20 MW، متباعدة بمسافة 180 متر، رتبت على شكل قوس يبلغ 3.4 كم.

صممت  هذه التوربينات خصيصا لمقاومة التآكل. كما تم تجهيزها بأجهزة استشعار محددة لزيادة التحكم. تم تجهيز الكنة والبرج بأنظمة للرصد والسيطرة على الرطوبة ودرجة الحرارة لمنع أي خطر تآكل داخلي. وقد تم تجهيز القارب مع اثنين من الرافعات الهيدروليكية لتسهيل الوصول إلى كافة الأدوات وتوصيل قطع الغيار إلى أي نقطة من التوربينات.

تطور منشآت الطاقة الهوائية البحرية مع الوقت

إذا كانت أول توربينات الرياح البحرية نماذج بسيطة منسوخة عن التوربينات البرية، فقد تم تكييفها تدريجيا لتناسب البحر.

التطورات التكنولوجية الحالية، ولا سيما التطور المتوقع لحجم الجهاز وقوته، هي أيضا خصائص توربينات الرياح البحرية. فأصبحت إذاً تختلف عن التوربينات البرية بحجمها الضخم.

مزارع الرياح البحرية تختلف أيضا عن التوربينات البرية بتقنية تصميم تسمح بتكييفها مع البيئة البحرية. وحتى لو كانت تتمتع بالمظهر نفسه، فإن ظروف تشغيلها مختلفة وخاصة بكل منها. و تشكل أسس التوربينات البحرية الجانب الأبرز من خصائصها إذ يجب أن تستند وتثبت بطريقة صلبة في قاع البحر. كما يجب أن تقاوم التآكل، والعواصف و الضغوطات التي تسببها المسطحات المائية المحيطة بها.

كيف تعمل مزارع التوربينات الهوائية البحرية

1- الطاقة: من 3،5 إلى 7 ميغاواط.

2- عمق التثبيت : 40 م كحد أقصى.

3- يتم دفن الكابلات بين 1 و 3 أمتار تحت قاع البحر لأسباب تتعلق بالسلامة.

4- محطة تحويل داخل البحر: تقلل من خسائر الطاقة على خط النقل. متصلة بالمحطة الأرضية بواسطة كابل واحد.

5- محطة الكهرباء الأرضية: يتم رفع الجهد إلى 400000 فولت قبل حقنه في الشبكة.

مزايا وعيوب تقنية طاقة الرياح البحرية

إمكانيات التكنولجيا البحرية الجديدة:

• استفادت التكنولوجيا البحرية من التقدمات الملحوظة التي عرفتها التكنولوجيا البرية، إذ تشكل واحدة من الطاقة المتجددة الأكثر نضجا.
• كون البحر مسطح، يخفف من العقبات التي تواجهها الرياح،  وبالتالي فهي أكثر استدامة، وأقل إضطراباً من على الأرض. فبقوة متساوية، يمكن لتوربينات الرياح البحرية أن تنتج ما يوازي مرتين أكثر مما تنتجه نفس التوربينات في البر.
• البحر يوفر مساحات واسعة خالية من العقبات، يمكن إنشاء الحدائق فيها.

أجهزة تشغيل التوربينات البحرية محدودة:

• في الوقت الحالي، تبلغ تكلفة التوربينات البحرية 30 إلى 50 % أكثر من تكلفة التوربينات البرية.
• على الرغم من أن الرياح هي أكثر ثباتا في البحر من على الأرض،فإن طاقة الرياح البحرية تبقى متقطعة.
• التوربين يخضع ليس فقط لقوات الرياح على الشفرات والهيكل، انما أيضا للجهود التي تسببها التيارات المائية.
• إنشاء التوربينات البحرية هو أكثر تعقيدا من على وجه الأرض. فيجب إستخدام قوارب خاصة للوصول إليها. كما أن صيانة توربينات الرياح  أكثر تعقيدا وأكثر تكلفة من على الأرض. ففي حالة حدوث عطل، قد يستغرق تصليح التوربينة عدة أيام، مما يؤدي إلى خسائر كبيرة في الإنتاج.
• الربط الكهربائي يتطلب تركيب كابلات بحرية وايصالها بالساحل الذي يكون على بعد عدة أميال. للمسافات الأكبر من ذلك، من الضروري استخدام توجيه DC والمحولات الإلكترونية للحد من خسائر الكهرباء.

نقاش

comments

Powered by Facebook Comments