مسابقه انرژی بادی؛ بزرگ‌ترین توربین دنیا در چین رکوردهای پیشین را می‌شکند

در دهه‌های اخیر، انرژی بادی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین منابع تجدیدپذیر، جایگاه ویژه‌ای در جهان یافته است. با افزایش تقاضا برای تولید برق پاک و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی، کشورها و شرکت‌ها به دنبال راه‌هایی برای افزایش بهره‌وری توربین‌های بادی هستند. در این مسیر، یکی از شاخص‌ترین رقابت‌ها، ساخت توربین‌های بزرگ‌تر و قدرتمندتر است؛ چرا که هرچه توربین بزرگ‌تر باشد، توان تولید انرژی آن بیشتر است و می‌تواند هزینه‌های نصب و نگهداری را کاهش دهد.

رقابت جهانی در عرصه‌ی انرژی بادی از اروپا و آمریکا گرفته تا چین، موجب توسعه فناوری‌های نوین، طراحی پره‌های بلندتر و سازه‌های مقاوم‌تر شده و مرزهای مهندسی را به چالش کشیده است. نتیجه، ظهور توربین‌هایی است که نه تنها رکوردهای پیشین را می‌شکنند، بلکه مدل‌های جدیدی از بهره‌وری و استحکام در صنعت انرژی باد ایجاد می‌کنند.

بزرگ‌ترین توربین بادی دنیا که هم‌اکنون در سواحل چین درحال آزمایش است، پره‌هایی دارد که بیش از دو برابر فاصله‌ی بال‌های هواپیمای بوئینگ ۷۷۷ هستند. این توربین قادر است ۲۶ مگاوات انرژی تولید کند که بیش از دو برابر میانگین جهانی برای هر توربین منفرد محسوب می‌شود. اما رکورد آن به زودی شکسته خواهد شد: شرکت مینگ یانگ اسمارت انرژی، مستقر در جنوب چین، از ساخت توربینی دریایی خبر داده که دو برابر قدرتمندتر است.

توربین فوق‌العاده بزرگ جدید چین با ظرفیت ۵۰ مگاوات برای شناور شدن روی سطح اقیانوس طراحی شده و طبق گفته شرکت می‌تواند در برابر توفان‌ها مقاومت کند. این شرکت قصد دارد تولید این توربین را اواخر امسال آغاز کند و سال آینده آن را مستقر سازد.

با وجود اینکه شرکت‌های غربی مانند گامسا نیز در حال تولید توربین‌های بزرگ‌تر هستند، این روند در چین پس از توقف یارانه دولت برای مزارع بادی دریایی در سال ۲۰۲۲ شدت گرفته است، چرا که توسعه‌دهندگان مجبور به یافتن راه‌هایی برای کاهش هزینه‌ها شدند. ژو رونگ‌هوا، مدیر آزمایشگاه انرژی بادی دریایی یان‌جیانگ می‌گوید: «استفاده از توربین‌های بزرگ‌تر به این معناست که تعداد کمتری از آن‌ها برای تولید همان میزان برق نیاز است. با این روش می‌توان در هزینه‌های حمل و نقل، ساخت و نصب صرفه‌جویی کرد که ۷۰ تا ۸۰ درصد هزینه ساخت مزرعه بادی دریایی را تشکیل می‌دهد.»

به طور کلی، توربین با ظرفیت بزرگ‌تر، از نظر فیزیکی نیز بزرگ‌تر است، زیرا برای جذب باد بیشتر و تولید انرژی بیشتر در هر چرخش، به پره‌های بلندتری نیاز دارید. توربین رکورددار فعلی که توسط دونگ‌فانگ الکتریک ساخته شده، به حدی عظیم است که ارتفاع برج آن به بلندی ساختمانی ۶۳ طبقه می‌رسد.

مینگ یانگ رویکرد متفاوتی در پیش گرفته است: ابرتوربین این شرکت دارای دو مجموعه موتور و پره است که هرکدام قادر به تولید ۲۵ مگاوات انرژی هستند. این دو بخش توسط یک برج Y شکل روی یک سکوی واحد پشتیبانی می‌شوند. طول هر پره ۱۴۵ متر است که تقریباً سه برابر ارتفاع مجسمه آزادی است. طراحی این توربین بر اساس اولین توربین دوقلو جهان، نسخه ۱۶ مگاواتی که هم‌اکنون در دریای چین جنوبی فعال است، ساخته شده و خروجی دو توربین را در یک سازه ترکیب می‌کند. اومنگ مه‌روترا، تحلیلگر انرژی بادی دریایی در شرکت تحقیقاتی ریستاد انرژی می‌گوید: «اگر این طرح در این مقیاس موفق باشد، می‌تواند تحول بزرگی در صنعت توربین‌های بادی شناور رقم بزند.»

هان یو‌جیا، پژوهشگر انرژی‌های تجدیدپذیر در سازمان غیرانتفاعیگلوبال انرژی مانیتور در کالیفرنیا، بیشتر از این موضوع هیجان زده است که مینگ یانگ قصد دارد ظرفیت یک توربین را یک‌باره بیش از ۲۰ مگاوات افزایش دهد، در حالی که نرخ متوسط صنعت افزایش ۲ تا ۳ مگاوات در سال است.

مینگ یانگ می‌گوید توربین ۵۰ مگاواتی توان «بالایی» در مقابله با توفان خواهد داشت، اما جزئیات بیشتری ارائه نکرده است. وانگ چائو، طراح ارشد این سری مدل‌ها که با نام اوشن ایکس شناخته می‌شوند، می‌گوید مدل ۱۶ مگاواتی که به عنوان نمونه اولیه در نظر گرفته شده، سال گذشته چندین توفان از جمله بادهای بیش از ۱۵۰ کیلومتر بر ساعت طوفان راگاسا را پشت سر گذاشت. یکی از دلایل مقاومت بالای مدل مذکور این است که توربین فقط در یک نقطه به کف اقیانوس متصل است، بنابراین می‌تواند مثل بادنما ۳۶۰ درجه بچرخد و در بادهای شدید متعادل بماند. این ویژگی همچنین اجازه می‌دهد توربین در آب‌های عمیق‌تر و دورتر از ساحل نصب شود؛ جایی که باد قوی‌تر و پایدارتر است.

مه‌روترا هشدار می‌دهد که مدل جدید بسیار بزرگ‌تر از نسخه‌های قبلی خواهد بود و به همین دلیل با خطرات بالقوه‌ی بیشتری روبه‌رو است. علاوه‌بر‌این، او به مشکلات فنی خاصی اشاره می‌کند که ممکن است در فرآیند تولید برق توسط دو روتور ایجاد شود. یکی از این چالش‌ها، نزدیکی بسیار زیاد دو روتور به یکدیگر است، زیرا آن‌ها روی سکویی واحد نصب شده‌اند و فاصله‌شان از هم بسیار کمتر از فاصله استاندارد بین توربین‌های مجاور است. (روتور در توربین بادی، بخش اصلی‌ است که انرژی باد را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. به طور دقیق‌تر، روتور شامل پره‌ها و محور مرکزی است). این وضعیت می‌تواند بر عملکرد بهینه و روان توربین‌ها تأثیر بگذارد و نیازمند بررسی و مهندسی دقیق‌تر است تا از بروز مشکلات احتمالی جلوگیری شود.