الكشف عن مرونة توربينات الرياح أثناء فترات البرد

لقد أصبحت طاقة الرياح بسرعة جزءاً بالغ الأهمية من شبكات الكهرباء في أوروبا، حيث تلبي ما يقرب من 20% من احتياجات المنطقة من الطاقة. وتعتمد بعض الدول الشمالية، مثل الدنمارك (55%) وأيرلندا (34%)، بشكل أكبر على طاقة الرياح. يستضيف بحر الشمال ما يقرب من 3,000 توربينات رياح، بما في ذلك عدد قليل منها في القارة القطبية الجنوبية، مما يوضح مرونتها في المناخات الباردة. ومع ذلك، على الرغم من نجاحهم، فإن المتشككين في الطاقة الخضراء، كما هو الحال مع مصادر الطاقة المتجددة الأخرى، غالبا ما ينتقدون توربينات الرياح. في الآونة الأخيرة، أشارت إحدى التدوينات واسعة الانتشار إلى خسارة كبيرة في إنتاج الكهرباء خلال موجة البرد في السويد، مما أثار الشكوك حول أداء طاقة الرياح في فصل الشتاء. والسؤال الذي يطرح نفسه: هل هناك أي حقيقة لهذه الروايات التي تؤجج الرياح ضد الشتاء؟

في مواجهة درجات الحرارة المتجمدة، تتمتع توربينات الرياح بالمرونة، وهي مصممة لتحمل ظروف قاسية تصل إلى -30 درجة مئوية. في حين أن تشكل الجليد على شفرات التوربينات يمثل تحديًا محتملاً، إلا أنه لا يقتصر على ظروف المطر الثلجي أو المتجمد. يمكن أن تؤدي الرياح الشديدة أو البرودة أو الرطوبة خلال فترات الضباب أيضًا إلى التجمد.

ينشأ هذا القلق بسبب التأثير على الديناميكا الهوائية للشفرات، مما يجعل السطح أكثر خشونة، وبالتالي تقليل الكفاءة مع احتمال التسبب في مشكلات عدم التوازن. ولمواجهة هذه التحديات، تؤكد WindEurope، رابطة طاقة الرياح في المنطقة، على أن توربينات الرياح قد تحتاج إلى وقف دورانها للتخفيف من مثل هذه المشكلات.

تلعب اعتبارات السلامة أيضًا دورًا حاسمًا، حيث يمكن إيقاف التوربينات لمنع خطر تساقط الجليد من الشفرات. ويسلط سفينسك فيندينرجي، من جمعية طاقة الرياح السويدية، الضوء على أن الخطر الأكبر لتساقط الجليد يحدث عندما يتم تجميد التوربينات، ثم ترتفع درجات الحرارة بعد ذلك أو عندما يؤدي ضوء الشمس إلى تسخين أجزاء معينة من توربينات الرياح.

لضمان السلامة خلال الأيام الباردة، قامت شركة Svensk Vindenergi بحساب مسافة أمان معقولة (ارتفاع البرج بالإضافة إلى قطر التوربين). والأهم من ذلك، أنهم لاحظوا أنه لم يتم الإبلاغ عن أي حالة إصابة أي شخص بسبب تساقط الجليد، مما يؤكد تدابير السلامة الدقيقة المعمول بها. إن الكشف عن مرونة توربينات الرياح في الطقس البارد يوضح الاعتبارات الدقيقة والاحتياطات المتخذة للتغلب على هذه الظروف الصعبة.

تستخدم توربينات الرياح استراتيجيات مختلفة لمكافحة درجات الحرارة المتجمدة ومنع التحديات المرتبطة بالجليد. تم تجهيز التوربينات الحديثة بتقنيات متقدمة لإزالة الجليد يتم إدارتها من غرف التحكم في مزرعة الرياح. تتضمن هذه الحلول أنظمة تسخين داخلية داخل الشفرات، باستخدام طرق مثل تدوير الهواء الساخن، وأجهزة إزالة الجليد الميكانيكية أو السوائل، وأنظمة اهتزاز الشفرات.

وقد قدمت شركة Skellefteå Kraft السويدية نهجا مبتكرا من خلال طلاء شفرات التوربينات بطبقة رقيقة من ألياف الكربون، والتي يمكن تسخينها عندما يشكل الجليد تهديدا. توفر شركة تصنيع أخرى، Nordex، ومقرها في ألمانيا، "حزم المناخ البارد" المصممة لتقليل فقد الطاقة بشكل كبير، مع تحقيق تحسن يصل إلى 80٪ في ظل ظروف الجليد.

يسلط أستاذ هندسة الطيران والفضاء، هوي هو، الذي يكتب لموقع الأخبار العلمية The Conversation، الضوء على أن العديد من الاستراتيجيات لمنع تكون الجليد على شفرات توربينات الرياح تنشأ من ممارسات الطيران. ومع توسع صناعة طاقة الرياح، يتم توجيه استثمارات كبيرة نحو تحسين هذه المكونات الحيوية لتحول الطاقة.

في حالة استمرار تكوين الجليد، تخضع محطات الرياح عادة لإغلاق مؤقت، مع إرسال شركات الخدمة لإجراء إجراءات إزالة الجليد. وفي حالات نادرة، قد يتم نشر طائرات الهليكوبتر لإزالة الجليد عن التوربينات، مما يؤكد التزام الصناعة بمواجهة التحديات التي تفرضها درجات الحرارة المتجمدة.

وفي فبراير 2021، واجهت ولاية تكساس طقسًا شديد البرودة تسبب في انقطاع التيار الكهربائي. وتجمدت بعض التوربينات، مما أدى إلى خسارة 16 جيجاوات في قدرة الطاقة المتجددة، وفقًا لما أوردته شركة ERCOT، المورد الرئيسي للطاقة في الولاية. على الرغم من الانتقادات التي تلقي باللوم على مزارع الرياح، أشارت بيانات ERCOT إلى عجز أكبر قدره 30 جيجاوات من الغاز الأحفوري والفحم والمصادر النووية. وأوضح مايكل هاولاند، أستاذ الهندسة المدنية والبيئية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، أن المشكلات المتعلقة بتوربينات الرياح ترجع إلى افتقارها إلى التصميم المناسب للبرودة الشديدة، حيث لم يقم المطورون بتجهيزها للعوامل الجوية.

وخلال الحادث، اتُهم منتقدو الطاقة النظيفة باستغلال الوضع لأغراض سياسية. وشددت هيذر زيشال، الرئيس التنفيذي لشركة American Clean Power، على مشكلة الطقس بدلاً من قضية الطاقة النظيفة، داعية إلى الاستثمار في مصادر الطاقة المتجددة مع تحسين النقل والتخزين.

وتم تداول معلومات مضللة، بما في ذلك صورة لطائرة هليكوبتر يفترض أنها تنقذ توربينات تكساس، والتي كشف مدققو الحقائق أنها حادثة وقعت عام 2014 في السويد، باستخدام الماء الساخن لإزالة الجليد. صرح الرئيس التنفيذي لشركة Alpine Helicopters، الشركة المشاركة، أن مثل هذه الإصلاحات المحمولة جواً أفضل من التقاعس عن العمل، حيث تساعد في استعادة التوربينات بسرعة لتوفير انبعاثات الكربون من الوقود الأحفوري، بما يتماشى مع نقاط قوة توربينات الرياح.

الرجاء الضغط هنا:https://www.stamping-welding.com/busbar/laminated-busbars/laminated-busbar-for-wind-power.html