تم تنفيذ مشروع طاقة الرياح على ارتفاعات عالية في منغوليا الداخلية، الصين

أعلنت شركة هندسة الطاقة الصينية في الثاني عشر من الشهر الجاري عن نجاح إطلاق المعدات الأساسية لأول برنامج بحث وتطوير وطني رئيسي في الصين لطاقة الرياح على ارتفاعات عالية، وذلك في حقل الاختبار الواقع في لواء ألكسا الأيسر بمنطقة منغوليا الداخلية. وتتمثل هذه المعدات في أكبر مظلة في العالم لالتقاط طاقة الرياح على ارتفاعات عالية، بمساحة 5000 متر مربع. وقد اكتملت جميع التجارب المقررة، وتم جمع المظلات بنجاح. وهذا يعني أن تكنولوجيا توليد طاقة الرياح على ارتفاعات عالية في الصين قد خطت خطوة راسخة نحو التطبيق العملي.

توليد الطاقة من الرياح على ارتفاعات عالية هو تقنية طاقة حديثة تستخدم عنصرًا هوائيًا واحدًا لالتقاط طاقة الرياح على ارتفاع حوالي 300 متر، وتحويلها إلى كهرباء. ويُعدّ نظام التقاط الطاقة من الرياح، المعروف أيضًا باسم "المظلة"، المعدات الأساسية في أنظمة توليد الطاقة من الرياح على ارتفاعات عالية. في هذه التجربة، استخدم نظام توليد الطاقة من الرياح على ارتفاعات عالية، والمثبت على الأرض، مظلات هوائية لالتقاط سرعة الرياح، مما يُسهّل انطلاق السلم المظلي، وبالتالي سحب نظام توليد الطاقة الأرضي لتوليد الكهرباء.

قاس هذا الاختبار قوة سحب المظلة عند فتحها في ظل ظروف الرياح الطبيعية، ثم قاس خصائص فتحها. وقد تحقق من فعالية فتح مظلة مساحتها 5000 متر مربع في بيئة محددة مسبقًا، موفرًا بيانات أساسية لتصميم وتحسين نظام سلم المظلات لتوليد طاقة الرياح على ارتفاعات عالية. وأوضح تساو لون أنه قائد الموقع لمشروع الاختبار التابع للبرنامج الوطني الرئيسي للبحث والتطوير في مجال طاقة الرياح على ارتفاعات عالية، والذي تنظمه شركة هندسة الطاقة الصينية وشركة هندسة الطاقة الصينية.

تتميز طاقة الرياح في المرتفعات العالية بمزايا عديدة، منها سرعة الرياح العالية، واتجاهها المستقر، وكثافتها العالية، ما يمنحها إمكانات غير محدودة. وقد برزت في السنوات الأخيرة أهمية تقنية توليد طاقة الرياح في المرتفعات العالية، موفرةً بذلك حلاً مستداماً ومتجدداً للطاقة يساهم في التحول الطاقي العالمي.

   الهيليوميُعدّ الهيليوم الغاز الأساسي الذي يدفع النظام للإقلاع، كما أنه غازٌ هامٌّ في مجال البحث والتطوير لمظلات التقاط طاقة الرياح على ارتفاعات عالية. علاوةً على ذلك، في بعض التصاميم المتخصصة والشاملة، يتم تحسين تدفق الغاز من خلال الاستخدام المبتكر لقوانين ميكانيكا الموائع لتحسين الأداء. تتمثل الوظيفة الرئيسية للهيليوم في هذا النظام في توفير قوة الرفع الأولية للمظلة، مما يُمكّنها من الوصول إلى الارتفاع المطلوب. سيقوم قسم البحث والتطوير بتصنيع بالونات هيليوم كبيرة لتوصيلها بمظلات الرياح. وبفضل انخفاض كثافة الهيليوم مقارنةً بالغازات الأخرى، فإنه سيولد قوة طفو كافية لرفع مظلات الرياح الكبيرة إلى ارتفاع 500 متر أو حتى عدة كيلومترات. أما استخدام غازات خفيفة أخرى، مثل الهيليوم بدلاً من الهيدروجين، فيعتمد بشكل أساسي على اعتبارات السلامة. يُعدّ الهيليوم غازًا نادرًا ذو خصائص كيميائية مستقرة، فهو لا يحترق ولا ينفجر، مما يجعله مناسبًا جدًا للاستخدام في التطبيقات الهندسية العملية. على سبيل المثال، اختبرت شركة هندسة الطاقة الصينية أكبر منطاد مظلي عالي الارتفاع في العالم، بمساحة 50,000 متر مربع. كما يُؤخذ علم ميكانيكا الموائع في الاعتبار، بالإضافة إلى توفير الطفو الثابت، عند تصميم بعض أنظمة توليد طاقة الرياح عالية الارتفاع الأكثر تعقيدًا. فعلى سبيل المثال، تعتمد بعض التصاميم المبتكرة مبدأ الجمع بين الرفع والسحب، وتتضمن المكونات الرئيسية لمعداتها دوارًا يعمل بغاز الهيليوم. فعند هبوب الرياح، لا يوفر الهيليوم بنية خاصة على سطح الدوار العائم الثابت (تشبه أوراق الشجر الصحراوية) فحسب، بل يستغل الرياح أيضًا لتوليد قوة رفع إضافية ناتجة عن تأثير ماغنوس، مما يُشغل المولد. إضافةً إلى ذلك، تُصمم بعض مكونات الطفو الشاملة على شكل قناة انقباض خاصة لتسريع تدفق الهواء عبر منطقة توليد الطاقة، وبالتالي تعزيز كفاءة استخدام طاقة الرياح.

بشكل عام، يُعدّ الهيليوم المادة الأساسية لمظلات إطلاق توربينات الرياح على ارتفاعات عالية، ويجعله أمانه وخموله الخيار الأمثل. في الوقت نفسه، سيستغل التصميم المبتكر التأثيرات الهيدروديناميكية الناتجة عن تفاعل الرياح على ارتفاعات عالية مع بنية النظام لتعزيز خصائصه.