طاقة الرياح - مستقبل نحو صفر صفر

أدى النمو الاقتصادي في جميع أنحاء العالم إلى طلب ثابت على توسيع الطاقة وقدرات التوليد المرتبطة بالحفاظ على الزخم. مع انخفاض تكاليف التكنولوجيا وارتفاع أسعار الوقود ، أصبح قطاع التكنولوجيا للطاقات المتجددة منافسة للغاية. حتى مصدري الطاقة الرئيسيين ينظرون إلى خيارات الطاقة المتجددة لتقليل استهلاك الوقود الأحفوري المحلي والحفاظ على احتياطيات زيت وزيت الصادرات. يمكن أن يؤدي استخدام الطاقة المتجددة في السياق الإقليمي إلى تحسين الوصول إلى إمدادات طاقة موثوقة وبأسعار معقولة ، وتقليل CO₂الانبعاثات ، وتعزيز الاستثمارات الجديدة ، وتوليد فرص عمل جديدة.

طاقة الرياح هي واحدة من أسرع مصادر الطاقة المتجددة نمواً. إنه يشهد نموًا كبيرًا بسبب انخفاض تكاليف التثبيت. وفقًا لأحدث البيانات من وكالة الطاقة المتجددة الدولية (IRENA) ، زادت القدرة العالمية المثبتة لمزارع الرياح البرية والخارجية ما يقرب من 75 مرة على مدار العقدين الماضيين ، من 7.5 جيجاواط في عام 1997 إلى 743 جيجاوات في عام 2020. يؤدي ارتفاع استهلاك الكهرباء وتحول النموذج نحو حلول الطاقة المتجددة للاستخدام السكني والصناعي إلى توسيع السوق. دمج وقود الطاقة المتجددة ، مثل الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية الكهروضوئية، في الحياة اليومية تفضل نمو الأعمال. علاوة على ذلك ، فإن الرأي العام غير المواتية حول استهلاك الوقود الأحفوري ، والطلب الواسع النطاق على منتجات الطاقة النظيفة للاستخدام السكني ، والتركيز على تبني طاقة الرياح يقود السوق.

مع تقدم التكنولوجيا ، يقوم الباحثون بتطوير تكنولوجيا توربينات أفضل ، مثل المولدات المرتفعة للكفاءة والشفرات الأكثر موثوقية لتقليل تكاليف تصنيع الطاقة. في العقود الأخيرة ، تطورت توربينات الرياح في العديد من الجوانب لتكون أكثر صلة في قطاع الطاقة. تعتبر الآن مصدرًا أكثر تجديدًا للطاقة يمكن أن يساعد في تقليل انبعاثات غازات الفحم. قامت صناعات طاقة الرياح بتطوير الشفرات بشكل مختلف وتكوينها لتحسين المتانة وسرعة الدوران. علاوة على ذلك ، تمت دراسة تقنية طاقة الرياح البحرية بشكل شامل ، وقد أدى البحث إلى مزايا وطرق مختلفة لتقليل عيوب التصميمات العائمة. وفقًا لدراسة حديثة أجرتها الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ASME) ، فإن ستة تطورات تكنولوجية تعزى إلى نمو الصناعة. هم -

• شفرات التوربينات الأكبر -قبل عقد من الزمان ، كان طول شفرات الدوار من قمة إلى طرف ما بين 30 إلى 40 مترًا أو حوالي 115 قدمًا. تتوافق الآن شفرات الدوار اليوم مع نطاق طائرة ركاب عادية تبلغ حوالي 140 مترًا. كلما زاد نصف قطر شفرات الدوار ، كلما زادت الرياح التي يمكن أن تخترقها ، كلما زاد عزم الدوران الذي يدفع المولد.
• أبراج أطول -توربينات الرياح وأبراجها تزداد. واحدة من الأمثلة هي التوربينات الريفية في Haliade x في الخارج من الطاقة المتجددة GE. تم الكشف عن النموذج الأولي في عام 2020 ، في ميناء روتردام في هولندا. إنها أقوى من أكبر توربينات الرياح في العملية.
• تحسين إنتاج الطاقة -توفر شفرات أكبر وتوربينات أطول كفاءة إنتاج أكبر. بالمقارنة ، كان متوسط ​​التوربينات منذ عقد من الزمان قادرًا على إنتاج 1.5 ميجاوات من الطاقة. منذ ذلك الحين ، نمت قدرتها ، والآن تعد GE's Haliade X من بين أكبر التوربينات المنتجة للطاقة بسعة 14 ميجاوات.
• حَشد -لجعل نقل الشفرات أسهل ، يُعتقد أن الشفرات يتم إنشاؤها بطريقة يمكن شحنها في القطع ويمكن تجميعها لاحقًا. هذه الفكرة لا تزال في مرحلة النموذج الأولي وترحب بها بحرارة من قبل الصناعة. سيتم تسليم الشفرات في جزأين ، كل منها بين 70 و 80 مترًا ، وتجميعها في الموقع. تقوم بعض المجموعات بتجربة مركبات جديدة مثل ألياف الكربون أو غيرها من المواد الخفيفة الوزن لتبسيط التجميع في الموقع.
• بناء -يقوم المصنعون بتجربة بناء أبراج خارئة لضمان المتانة. سيتم إنتاج العناصر الخرسانية التي يصنع منها البرج في الموقع. في تطور مبتكر ، ستقوم Cobod و Ge Renewable Energy و Lafarge Holcim بتطوير قواعد خرسانية مطبوعة ثلاثية الأبعاد محسنة لتوربينات الرياح ، ابتداءً من 2021.
• إعادة التدوير التوربينات -يبحث مصنعو توربينات الرياح عن طرق لإعادة تدوير منتجاتهم عندما لم تعد مربحة. في ديسمبر 2020 ، وقعت GE Renewable و Veolia اتفاقًا لإعادة تدوير شفرات الدوار التي تمت إزالتها من توربينات الرياح البرية في الولايات المتحدة. سيتم تمزيق الشفرة في موقع VNA ويستخدم كبديل للفحم والرمال والطين في نباتات الأسمنت في البلاد.

الرياح البحرية - الطاقة التي ستكون مهمة

طاقة الرياح البحرية نظيفة وتوليد في أعالي البحار. نظرًا لعدم وجود عقبات ، فإن سرعتها أكثر ارتفاعًا وثابتة من تلك الموجودة على الأرض. من المتوقع أن تلعب دورًا أساسيًا في مستقبل الطاقة النظيفة. يتزايد حجم التوربينات وقدرة الكهرباء التي توفرها باستمرار ، مما يؤدي إلى تحسينات كبيرة في الأداء والتكلفة لمزارع الرياح البحرية.

تعمل البلدان في جميع أنحاء العالم على زيادة الاستثمار في مشاريع الطاقة الريفية في الخارج لاستخدام موارد الرياح الطبيعية لتوليد الكهرباء ، وتحفيز السوق العالمية. مع إدخال التقنيات المتقدمة والحلول الفعالة من حيث التكلفة للتركيبات الخارجية وتوربينات الرياح ، تكون تكلفة التثبيت الإجمالية أقل مما كانت عليه في الماضي ، مما يجعل طاقة الرياح البحرية خيارًا قابلاً للتطبيق في فئة الطاقة المتجددة. نظرًا لسهولة الاستخدام وفعالية التكلفة ، فإن التكنولوجيا الأكثر تفضيلًا لطاقة الرياح البحرية هي هيكل ثابت. ومع ذلك ، مع المشاريع المخططة والقادمة ، ستنمو الهياكل العائمة أيضًا بشكل كبير.

المصدر: إيرينا

الرياح البحرية - محفز في حياد الكربون

وفقًا لتقرير معهد الموارد العالمي الصادر عن يوليو 2020 ، يمكن أن تقلل طاقة الرياح الخارجية من انبعاثات غازات الدفيئة وزيادة العائد على الاستثمار من خلال تبني هذه التقنيات. أشار التقرير إلى أنه إذا تم تطوير مقياس توليد طاقة الرياح في الخارج ، فإنه سيقلل من 0.3-1.61 جيجا من ثاني أكسيد الكربون سنويًا بحلول عام 2050. ووفقًا للتقرير ، فإن كل دولار مستثمر في زيادة قدرة التصنيع يمكن أن يحقق عائدًا ربحًا على استثمار 2 دولار أمريكي. بالإضافة إلى ذلك ، بين عامي 2020 و 2050 ، يتراوح إجمالي الفوائد الصحية المخفضة المتمثلة في التحول إلى الطاقة المتجددة في الخارج بين 0.15 تريليون دولار إلى 4.4 تريليون دولار أمريكي. يشير التقرير إلى أنه بحلول عام 2050 ، يمكن أن تنتقل فوائد تحويل الطاقة في الخارج من خلال توفير المياه وحدها من 1.3 دولارًا أمريكيًا إلى 1.4 تريليون دولار أمريكي لأن أنظمة الرياح تتطلب ما يقرب من ماء لتوليد الطاقة والتبريد. بالإضافة إلى،طاقة الرياح البحريةمن المتوقع أن يزداد الجيل بين 650 و 3500 ساعة Terawatt في السنة بحلول عام 2050.

المصدر: IEA

توربينات الرياح - الشفرات التي خفضت الانبعاثات

لا تتطلب توربينات الرياح الماء للتبريد ويمكن أن تقلل من استخدام الوقود الأحفوري لتوليد الطاقة ، مما يؤدي إلى انخفاض CO₂الانبعاثات. علاوة على ذلك ، يمكن أن تنتج توربينات الرياح في وضع جيد كمية كبيرة من الكهرباء وتوفر عائدًا كبيرًا على الاستثمار.

يمكن أن تفسر النقاط التالية بشكل كاف فوائد توربينات الرياح للبيئة -

1. توربينات الرياح لها انبعاثات كربونية منخفضة الأوساط منخفضة للغاية. غالبًا ما يتم تحديد أن الطاقة والمواد اللازمة للتصنيع والخرسانة المطلوبة للقاعدة أثناء انبعاث البناء كثيرًا₂. لكن توربينات الرياح لا تستخدم كميات غير عادية من الخرسانة. بدلاً من ذلك ، تُظهر العديد من المقارنات أن طاقة الرياح لا تزال أفضل من الوقود الأحفوري من حيث CO₂جيل.
2. توربينات الرياح تتطلب الحد الأدنى من النسخ الاحتياطي- طاقة الرياح لا تحتاج إلى مولد "نسخة احتياطية" معينة. يمكن لمقدمي الخدمات جدولة النظام لتوقع متى ستكون الصيانة ضرورية للاحتفاظ بتدفق خدمة سلس. نادراً ما تكون هناك حاجة للنسخ الاحتياطي في مزرعة الرياح.
3. توربينات الرياح لها فترة استرداد صغيرة من حيث الطاقة.وفقًا للمجلة الدولية للتصنيع المستدام ، ستصل توربينات الرياح إلى استرداد الطاقة المطلوبة لتصنيع وإنشاء توربينات الرياح في غضون خمسة إلى ثمانية أشهر بمجرد أن تكون وظيفية.

خطوات نحو صافي انبعاثات الصفر

قام سوق طاقة الرياح العالمية بربع أربعان من خلال الابتكارات التكنولوجية والاقتصادات الحجم خلال العقد الماضي. يعتبر أحد أكثر مصادر الطاقة اقتصادا ومرونة في جميع أنحاء العالم. في السنوات الأخيرة ، كان النمو القياسي مدفوعًا بموجة من المنشآت في الصين والولايات المتحدة. شكل هذان من أكبر أسواق طاقة الرياح في العالم معًا ثلث النباتات الجديدة في عام 2020 وأكثر من نصف سعة طاقة الرياح في جميع أنحاء العالم.

المصدر: IEA المصدر: IEA

ومع ذلك ، يوضح تقرير الرياح العالمي للطاقة العالمية لعام 2021 أن الوتيرة الحالية لاعتماد طاقة الرياح لن تكون كافية لتصبح محايدة للكربون بحلول منتصف هذا القرن. يحتاج صانعو السياسة الآن إلى اتخاذ إجراءات عاجلة لتعزيز طاقة الرياح بالسرعة المطلوبة. الخطوات المقترحة في التقرير هي -

الصناعة hotshots

على الرغم من الاضطرابات الاجتماعية والاقتصادية الهائلة التي أنشأتها PANDEMIM COVID-19 ، شهد عام 2020 زيادة في التزامات انبعاثات صافية الصفر من الشركات في جميع أنحاء العالم. هناك حاجة إلى انبعاثات Net-Zero بحلول عام 2050 للحد من الاحتباس الحراري إلى 1.5 درجة مئوية وتجنب بعضًا من أشد العواقب لتغير المناخ. فيما يلي بعض اللاعبين الرئيسيين في الصناعة الذين تعرضوا للتزامات لتحقيق انبعاثات صافية الصفر.

• BP- إنها شركة بريطانية متعددة الجنسيات للنفط والغاز. برزت BP كأول طيور Supermajor التي تلتزم مثل هذا الالتزام. وعد الرئيس التنفيذي برنارد لوني بالوصول إلى انبعاثات صافية الصفر بحلول عام 2050 أو عاجلاً ، بالإضافة إلى انخفاض بنسبة 50 ٪ في شدة الكربون للعناصر التي تبيعها. ذكرت الشركة أنها ستوسع الاستثمارات في مصادر الطاقة المنخفضة الكربون ، مثل الرياح ، مما يقلل بشكل فعال من إنتاج النفط والغاز بنسبة 40 ٪ بحلول عام 2030 ، وسيقوم بتركيب معدات لتقليل انبعاثات الميثان.
• GE- في 15 يوليو 2021 ، أعلنت شركة جنرال إلكتريك عن التزام مهم بنقل أعمالها لنشر تغير المناخ عن طريق إنشاء هدف لتحقيق انبعاثات الكربون الصافية الصافية بحلول عام 2050. ويشمل هذا الهدف انبعاثات 3 من استخدام العملاء للمنتجات التي تبيعها ، والتي تعد جزءًا مهمًا من انبعاثاتها.
• سيمنز- جميع مرافق ومباني إنتاج Siemens في جميع أنحاء العالم لها هدف لتحقيق صافي صفر كربون بحلول عام 2030.₂البصمة بحلول عام 2020.

قصة قصيرة طويلة

لتلخيص ، يمكن القول بأمان أن طاقة الرياح هي إسفين حرج في مكافحة الاحتباس الحراري. ينتج أقل من ثاني أكسيد الكربون₂في جميع أنحاء من أي شكل آخر من أشكال توليد المقياس البلدية عند إضافة جميع العوامل معًا. نظرًا لأنه يقلل من الاعتماد على الوقود الأحفوري ، من الناحية العملية مقابل واحد ، كل ساعة ، فإنه يقطع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الشبكة. هناك حاجة إلى تدابير فورية لوضع أهداف مؤممة للتحكم في التلوث ، والتطورات التي من شأنها أن تؤدي إلى زيادة تركيب مشاريع الطاقة هذه ، واستبدال الوقود الأحفوري. وهذا بدوره يساعد في تقليل انبعاثات الكربون من توليد الطاقة لضمان الطاقة المعقولة للمستهلكين.