بتكلفة تجاوزت الـ 43 مليار دولار.. تعرف على أكبر مزرعة رياح بحرية في العالم تبنيها كوريا الجنوبية

تتنافس دول العالم في ابتكار الطرق الأكثر نفعا وفعالية للحد من الانبعاث الكربوني الناتج عن توليد الطاقة من الوقود الأحفوري والمعروف بتلويثه الشديد للبيئة..

وتعمل جاهدة للانتقال الحقيقي نحو الحياد الكربوني بالاعتماد على الطاقة النظيفة الصديقة للبيئة.

وتأتي كوريا الجنوبية في طليعة الدول الساعية بجد في قضية التحول نحو الطاقة النظيفة للحد من التغير المناخي الحاصل في العالم من خلال كشفها عن خطة لبناء أكبر مزرعة رياح بحريّة في العالم لتوليد الكهرباء، من المقرر الانتهاء منها بحلول عام 2030 بقيمة 48.5 تريليون وون (43.2 مليار دولار)!

يأتي المشروع الجديد في إطار الجهود المبذولة لتعزيز التعافي الصديق للبيئة من جائحة كوفيد-19، حسبما ذكرت وكالة رويترز.

الصفقة الخضراءيعد المشروع مكونًا رئيسيًا في الصفقة الخضراء الجديدة التي أطلقها الرئيس مون جاي إن، والتي بدأت العام الماضي للحد من الاعتماد على الوقود الأحفوري، في رابع أكبر اقتصاد في آسيا، في إطار خطة التحوّل للحياد الكربوني بحلول عام 2050.

وحضر الرئيس الكوري مراسم التوقيع على تنفيذ المشروع في مدينة سنان الساحلية جنوب غرب البلاد، والذي ستبلغ طاقته الإنتاجية القصوى 8.2 غيغاواط.

وقال مون: “من خلال المشروع، نسرّع الخطى من أجل الانتقال للطاقة الصديقة للبيئة، والتحرك بقوة أكبر نحو الحياد الكربوني”.

وأشار عدد من المسؤولين إلى إن 8.2 غيغاواط المتوقع إنتاجها من المشروع تساوي كمية الكهرباء المولدة التي تنتجها 6 مفاعلات نووية.

وتعد مزرعة الرياح البحرية “هورنسي 1” -الموجودة في بريطانيا حاليًا- أكبر مزرعة رياح بحريّة في العالم؛ إذ تبلغ طاقتها 1.12 غيغاواط.

تمويل المشروع الجديدأفاد مكتب “بلو هاوس”، مقر إقامة الرئيس الكوري، بأن الشركات ستوفر 47.6 تريليون وون من التمويل المطلوب، بينما ستوفر الحكومة 0.9 تريليون وون المتبقية (الدولار الأميركي يعادل 1123.4000 وون).

وقال إن المشروع سيوفر ما يصل إلى 5600 وظيفة، ويساعد في تحقيق هدف زيادة قدرة طاقة الرياح في البلاد من 1.67 غيغاواط الآن إلى 16.5 غيغاواط بحلول عام 2030.

لماذا تم تصميم عنفات الرياح بثلاث شفرات فقط وليس أكثر عكس باقي التوربينات؟ ..إليك التفسير العلمي

يتم تزويد مزارع الرياح في جميع أنحاء العالم منذ أول اختراعها إلى يومنا هذا بعنفات ريحية ثلاثية الشفرات على شكلها القياسي المعروف لدينا جميعا لإنتاج الطاقة النظيفة.

لم يطرأ على العروض التصميمية الموجودة أي تعديل يذكر كزيادة عدد الشفرات إلى أربعة أو أكثر مثلا ..بل حافظت العنفات الريحية على 3شفرات في تصميمها مع حفاظها على الكفاءة العالية في الأداء لتوليد الطاقة الكهربائية من الرياح.

فهل جال في خاطرك يوماً تساؤلا عن سبب عدم التعديل أو الزيادة في عدد الشفرات للعنفات الريحية عن ثلاثة فقط رغم كل التطورات حولنا! وهل الزيادة في عددها يرفع كفاءتها في العمل ! أم أن هناك سبب علمي بحت وراء سر الرقم السحري ثلاثة!

هندسة العنفات الريحيةتدرس الهندسة التصميمية للعنفة إمكانية الحصول على أعظم طاقة من الرياح بهدف إنتاج أكبر قدرة كهربائية ممكنة وبكفاءة عالية أيضا وهناك عدة أمور يجب أن تؤخذ في الحسبان.

كيف تعمل العنفات الريحية؟

إن الحصول على الكهرباء عن طريق طاقة الرياح أقدم مما يعتقد البعض ، فأن أول عنفة ريحية ركِّبت عام 1888

تم اختراعها من قبل كارلوس فبروش و كانت مكوَّنة من 144 شفرة من الخشب ذات شكل ملفت للنظر و كانت تولِّد ما يقارب 12 كيلو واط من الاستطاعة.

وفي أواسط عام 1930 تقريباً بدأت العديد من المساكن الريفية في الولايات المتحدة الأمريكية بالاعتماد على طاقة الرياح كمصدر لتوليد الكهرباء

وكان ذلك بواسطة عنفات سهل الوصول إليها نسبياً و ذات تكلفة منخفضة ومن الممكن من خلالها تغذية أماكن أخرى بالطاقة لم تكن متصلة بخطوط التغذية الرئيسية.

بعد توسع و انتشار خطوط نقل الطاقة الكهربائية في الولايات المتحدة تراجع الاهتمام بالعنفات الريحية وأصبحت طاقة الرياح من الماضي ومنذ عدة عقود فقط عاد الاهتمام بالرياح كمصدر بديل رخيص مقارنة ببقية أشكال الطاقة.

إن مبادئ إنتاج الطاقة من الرياح عملية بسيطة نسبياً ولا تزال على نفس المبدأ من القرن التاسع عشر

حيث أن الرياح ببساطة هي هواء يتحرك وحيثما توجد حركة توجد طاقة حركية والعنفات الريحية صمِّمت لتواجه وتعيق حركة الهواء التي تحمل طاقة حركية و تبطُّئها و تحوِّلُها إلى طاقة كهربائية

وهذه الإعاقة تتمثل بالشفرات المصممَّة خصيصاً للحصول على أعلى قدر من الطاقة.

إن طريقة تصميم وكيفية استخدام شفرات العنفة قائمة على علوم دقيقة تعتمد على عدد من العوامل أهمها ديناميك الهواء و مقاومته.

عوامل تصميم شفرات العنفة:السرعة.ديناميك الهواء.سرعة الصوت.هناك عدة عوامل تلعب دوراً هاماً عند تصميم العنفات ولعل أبرزها ديناميك الهواء

حيث أن ديناميك الهواء هو علم يحكي عن خصائص الجسم الصلب و الهواء المتحرك حوله و تأثيره على الجسم ، وبأخذها بعين الاعتبار نصمِّم العنفة والشفرات بشكل قريب لتصميم أجحنة الطائرة.

فالجانب الخلفي من الشفرة يكون أكثر انحناءً من الجانب الأمامي بنفس طريقة تصميم جناح الطائرة فالانحناء فيها يكون إلى الأعلى في النهاية

وهذا الاختلاف بالشكل يسبب اختلاف بالضغط على جانبي الشفرة عندما يتحرك الهواء عبر الشفرة وهذا ما يجعل الشفرة تتحرك.

بسبب دفع الهواء للشفرة إذ تكون سرعة الهواء خلف الشفرة أكبر من مقدمتها مما يجعل الجزء الدوّار من العنفة يبدأ بالدوران لتبدأ عملية توليد الكهرباء

لكن هذا ليس كافياً للشفرات كي تدور فعلى المهندسين أن يضعوا بعين الاعتبار أيضاً السرعة و إعاقة الهواء أثناء التصميم لضمان أعلى مستوى من الكفاءة.

قوة الدفع في العنفات الريحيةإذا تشكلت قوة دفع كبيرة من الشفرات فإن كمية قليلة من الطاقة سوف تُنتج و الشفرات ستتحرك بسرعة كبيرة مما قد يسبب اختراق حاجز الصوت واحدة من أبرز إيجابيات العنفات الريحية هي كيفية.

الاختيار الأمثل لعدد الشفرات في العنفات الريحية ولماذا ثلاثة؟إن معظم العنفات الريحية تعمل بثلاث شفرات وهذا هو العدد القياسي لها ، لكن قرار اختيار العنفات الريحية بثلاث شفرات أمر يحتاج إلى المرونة في الاختيار بسبب تقليلها لإعاقة حركة الهواء

على سبيل المثال من الممكن بشفرة واحدة يتحقق رقم مثالي عندما نأتي لاستخلاص أكبر قدر من الطاقة

لكن بشفرة واحدة تكون العنفة غير متوازنة وهذا ليس خياراً عملياً لاستقرار التوربين.

وبنفس الطريقة فإن شفرتين تولد طاقة أكبر من ثلاث شفرات و لكن أيضاً لها مشكلاتها ومعوقاتها الخاصة

فالعنفات ذات الشفرتين هي أكثر عرضة لظاهرة تدعى بالاستباق الجيروسكوبي

والتي تنتج ذبذبة بشكل غير طبيعي وهذه الذبذبة قد تسبب مشكلة باستقرار العنفة ككل و تسبب ضغط على مكونات العنفة مما يجعلها تنخفض كفاءتها بشكل طردي مع مرور الزمن.

وأي عدد أكبر من ثلاث شفرات يسبب ممانعة كبيرة جداً لحركة الرياح مما يخفض إنتاج الكهرباء ولذلك فهي أقل كفاءة من العنفات ذات الثلاثية الشفرات

لهذه الأسباب صمِّمت العنفات الريحية بثلاثة شفرات وهو الحل المثالي الأكثر مرونة ما بين الطاقة العالية المستخلصة وأعظم استقرار و متانة مناسبة للعنفة.

المصدر: الطاقة + أنا مهندس