چرا توربین‌های غول پیکر محدودیت‌های احتمالی را جابجا می‌کنند؟
به گزارش وبسایت خبری بی‌بی‌سی، سال آینده، تولیدکننده دانمارکی توربین بادی Vestas، یک نمونه اولیه بزرگ (یک توربین بادی ۱۵ مگاواتی) تولید می‌کند که به‌اندازه کافی قدرتمند است و برق مورد نیاز برای ۱۳۰۰۰ خانه انگلیسی را تأمین می‌کند. این توربین (هرچند به طور بالقوه برای مدت طولانی) بزرگترین توربین در جهان خواهد بود. توربین‌های بادی پیوسته بزرگتر می‌شوند و این تقریباً سریعتر از آنچه همه پیش بینی می‌کردند در حال اتفاق افتادن است. به عنوان مثال، شرکت چینی، MingYang، برنامه‌ای برای دستگاهی حتی قوی‌تر و با سرعت ۱۶ مگاوات اعلام کرده است. جالب توجه است که تا چهار سال پیش، حداکثر ظرفیت یک توربین دریایی ۸ مگاوات بوده است. Aurélie Nasse، سرپرست استراتژی بازار محصولات دریایی در Vestas، می‌گوید:
این پیشرفت سریعتر از آنچه ما آرزو می‌کردیم اتفاق می‌افتد.
این شرکت یکی از معدود شرکت‌هایی است که موفق به توسعه توربین‌های بزرگ شده است. اما دردسرهای مربوط به ساخت ماشین‌های بزرگتر در حال ظهور است. خانم Nasse می‌گوید:
ما باید اطمینان حاصل کنیم که این یک رقابت پایدار برای همه افراد در صنعت است.
سپس سرمایه گذاری‌های سنگین مورد نیاز برای رسیدن به آن نقطه وجود دارد. خانمNasse توضیح می‌دهد:
اگر به نتایج مالی تولیدکنندگان نگاه کنید، اساساً دیگر هیچ یک از ما پول در نمی‌آوریم. این یک خطر بزرگ است. تمایل صنعت باد برای جابجا کردن محدودیت‌ها یکی از بزرگترین نقاط قوت آن است. تیغه توربین مثل یک شمشیر دو لبه است و نشانه‌های کمی وجود دارد که رقابت با توربین‌های ۲۰ مگاواتی و فراتر از آن در حال کند شدن است.
گای دورل، سخنگوی Siemens Gamesa، با اشاره به این واقعیت که اکنون یک مزرعه بادی دریایی می‌تواند انرژی مورد نیاز یک میلیون خانه را تأمین کند، می‌گوید:
این بسیار شگفت آور است.
شرکت او قصد دارد تا پایان سال جاری نمونه اولیه یک توربین دریایی ۱۴ مگاواتی را نصب کند که می‌تواند برای تأمین ۱۵ مگاوات تقویت شود. او در ادامه می‌گوید:
ما کاری کرده‌ایم که یک دور یک توربین ۱۴ مگاواتی می‌تواند یک تسلا مدل ۳ را برای مسافت ۳۵۲ کیلومتر تغذیه کند.
علاوه بر افزایش توان خروجی، یکی از مزایای توربین‌های بزرگتر این است که از نظر زمان و هزینه نصب کارآمدتر هستند. بدیهی است که شما فقط به یک ساختار پایه و مجموعه کابل برای یک توربین ۱۴ مگاواتی در مقابل دو مورد برای یک جفت توربین ۷ مگاواتی نیاز دارید.
بریتانیا در حال حاضر حدود ۱۰.۵ گیگاوات (GW) ظرفیت بادی دریایی دارد و این میزان تا سال ۲۰۳۰ چهار برابر خواهد شد. اما به گفته محققان کالج امپریال، لندن، این مقدار هنوز برای تأمین کامل برق تا سال ۲۰۳۵ کافی نیست.
کریستف زیپ، سخنگوی Wind Europe، یک ارگان صنعتی، می‌گوید برای هر اتفاقی که بعد ازین بیفتد تقاضا وجود دارد و می‌توانید شرط ببندید که توربین‌های بزرگتر عادی‌تر خواهند شد. او پیش بینی می‌کند که ۲۰ سال آینده توربین‌های ۱۵ مگاواتی به عنوان سایز متوسط در نظر گرفته می‌شوند. ممکن است حتی زودتر از آن اتفاق بیفتد. جدیدترین پروژه‌های بادی دریایی بریتانیا که برای بانک داگر در وسط دریای شمال برنامه ریزی شده است، قرار است از توربین‌های ۱۳ و ۱۴ مگاواتی استفاده کند.
اما مطمئناً محدودیت‌هایی برای اندازه بزرگ این سازه‌ها وجود دارد. آنها در حال حاضر گیج کننده هستند. طول هر تیغه در توربین ۱۵ مگاواتی وستاس ۱۱۵.۵ متر است، یعنی تقریباً به اندازه برج سنتر پوینت لندن. خود توربین دارای قطر روتور ۲۳۶ متر است (بلندترین ساختمان لندن، شارد، ۳۱۰ متر ارتفاع دارد). سیمون‌هاگ، از دانشگاه دورهام می‌گوید:
باید محدودیت فیزیکی وجود داشته باشد، اگرچه هنوز هیچ کس عددی در این مورد اعلام نکرده است.
پروفسور هوگ صندلی اول در دانشگاه را دارد که توسط شرکت انرژی Ørsted تأمین مالی می‌شود.
در عوض، کاربردهای قرار دادن این ماشین‌ها و نگهداری آنها است که ممکن است ابتدا مشکل ساز شود. پروفسور دبورا گریوز در دانشگاه پلیموث در مورد توربین‌های دریایی فوق العاده بزرگ می‌گوید:
هنوز سوالات زیادی درباره تاثیرات تجمعی محیطی و ظرفیت محیط زیست دریایی وجود دارد.
توربین‌های بادی تأثیرات منفی بر حیات وحش دارند، اما اندازه گیری آن در این مقیاس دشوار است. به علاوه، مزارع بادی بسیار بزرگ در دریا باید به دقت قرار گیرند تا از درگیری با خطوط کشتیرانی جلوگیری شود. پروفسور هاگ می‌افزاید که هزینه نگهداری صدها توربین بسیار بزرگ در مایل‌های دور از دریا می‌تواند با گذشت زمان افزایش یابد. او می‌گوید:
چیزی شبیه به آن، ممکن است عامل اصلی تعیین کننده توربین‌های بادی فراساحلی باشد.
سپس مسائل فنی وجود دارد. توربین‌های واقعاً بزرگ تمایل دارند که دور از زمین قرار بگیرند، اما این بدان معناست که الکتریسیته تولید شده آنها باید مسافت زیادی را طی کند. هنگامی که با استفاده از جریان متناوب (AC) منتقل می‌شود، مقداری از قدرت از بین می‌رود. پروفسور هاگ می‌گوید تبدیل به جریان مستقیم (DC) بسیار کارآمدتر است، اما استفاده از DC در مقیاس‌های بزرگ مستلزم پیشرفت‌های قابل توجهی در مهندسی است.
علاوه بر این، نوک تیغه توربین بسیار بلندتر از نوک تیغه‌های کوتاهتر با سرعت یکسان حرکت می‌کند. با توجه به اینکه فاصله بیشتری برای پوشش دادن در همان زمان دارد. پروفسور هاگ می‌گوید، با این حال، طراحی توربین‌های فعلی دارای حداکثر سرعت برای نوک تیغه در حدود ۹۰ متر بر ثانیه یا ۳۲۴ کیلومتر در ساعت است که تأثیر زیادی بر روی آیرودینامیک کلی تیغه دارد. او می‌افزاید که تیغه‌ها نیز برای اطمینان از عملکرد خوب کمی در نزدیک نوک پیچ خورده‌اند، هرچند در میزان پیچاندن آنها محدودیت وجود دارد. این بدان معناست که محدودیتی در‌اندازه و سرعت چرخش تیغه وجود دارد. به طور خلاصه، در حالی که ساختن توربین بادی به مراتب بزرگتر از غول‌های امروزی از نظر تولید امکان پذیر است، اما ممکن است کاربردها و هزینه‌های نصب، نگهداری و بهره برداری از آنها باشد که واقعاً رشد ظاهراً توقف ناپذیر آنها را در آینده به چالش می‌کشد. همانطور که خانم Nasse می‌گوید:
ما باید کمی مراقب سرعت باشیم.
استفاده از فناوری ماهواره‌ای برای اطمینان از ایمنی بقایای ذغال سنگ
