قطعة مفقودة في الطاقة الخضراء في فيتنام

تُركز العديد من الدول قريبًا على تطوير مصادر الطاقة الخضراء، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والغاز الطبيعي. وتتصدر الدنمارك هذا التوجه، إذ لا تهدف فقط إلى أن تصبح دولة خالية من الكربون بحلول عام 2050، بل طورت أيضًا مصادر الطاقة المتجددة مبكرًا، لتصبح أول دولة في العالم تُنشئ مزارع رياح بحرية واسعة النطاق، ووفقًا لذلك، يكفي هذا المصدر وحده لتلبية جميع احتياجات السكان من الكهرباء.

تثبت الدنمارك أن المستقبل الخالي من الوقود الأحفوري ممكن، وتتخذ خطوات لتحقيق ذلك.

تكفي إمدادات طاقة الرياح في الدنمارك حاليًا لتلبية احتياجات شعبها. (المصدر: صحيفة الغارديان)

في مواجهة الحاجة الملحة للطاقة الخضراء، عملت فيتنام على تعزيز تطوير مصادر الطاقة المتجددة، بما في ذلك طاقة الرياح.

تحظى المناطق الساحلية الفيتنامية، من بينه ثوان، ونينه ثوان، وبن تري، وترا فينه، بتقدير كبير لإمكاناتها في تطوير طاقة الرياح، حيث تم اختبار العديد من المشاريع ونشرها وتشغيلها. إضافةً إلى ذلك، بدأت فيتنام أيضًا في نشر مشاريع طاقة الرياح البحرية، مستفيدةً من الرياح القوية في بحر الشرق.

حقل طاقة الرياح في باك ليو . (المصدر: icon.com.vn)

إن أهم عنصر في محطة طاقة الرياح هو توربين الرياح، الذي يحدد كفاءة الاستغلال، وكذلك جودة الطاقة الناتجة.

يتم تطوير توربينات الرياح حاليًا في خطين أساسيين، توربينات المحور الأفقي (HAWT_ Horizontal Axis Wind Turbine ) وتوربينات المحور الرأسي (VAWT_ Vertical Axis Wind Turbine ).

توربينات رياح أفقية وعمودية. (المصدر: solenvn.com)

يتكون الهيكل الرئيسي للطائرات ذات المحور الأفقي من جزء المروحة المتصل بالعمود الدوار والمثبت أفقيًا باتجاه الريح. تستخدم هذه الطائرات قوة دفع الرياح لتدوير شفرات المروحة وتوليد الطاقة. عادةً، تُصنع هذه الطائرات بأجنحة طويلة للاستفادة القصوى من طاقة الرياح، لذا يجب وضعها على دعائم عالية وجيدة التهوية.

على ارتفاعات عشرات أو حتى مئات الأمتار، حيث يكون تدفق الهواء مستقرًا، تلتقط تقنية HAWT الرياح بسهولة، مما يسمح لشفرات المروحة بالدوران بشكل أسرع وأكثر توازنًا. ولأن جميع شفرات HAWT تتأثر بالرياح في نفس الوقت، فإن الطاقة المستلمة تكون عالية.

تركيب توربينات الرياح المحورية عالية القدرة في البحر. (المصدر: شركة مينغيانغ للطاقة الذكية)

بالنسبة لتوربينات الرياح ذات المحور الأفقي العملاقة المُركّبة قبالة الساحل، يمكن أن تصل قدرة توليد الطاقة إلى عشرات الميغاواط. لذلك، تُعدّ توربينات الرياح ذات المحور الأفقي نوعًا شائعًا في محطات طاقة الرياح الحالية.

ومع ذلك، نظرًا لتعقيد هيكلها وارتفاعها الكبير، تُعدّ عملية التركيب والصيانة صعبة للغاية. إضافةً إلى ذلك، يُثبّت نظام علبة التروس والمولد الكهربائي لـ HAWT على برج عالٍ، مما يُضعف استقرارها. تُناسب HAWT المناطق ذات الرياح القوية والمستقرة نسبيًا فقط، ولا تعمل بكفاءة إلا عندما يكون سطح عمل الشفرة عموديًا على اتجاه الرياح.

من ناحية أخرى، نظرًا لطول باع جناحيها، تكون السرعة عند طرف جناح الطائرات المحورية عالية جدًا، مما يُسبب ضوضاء أثناء التشغيل. لذلك، غالبًا ما تُركّب في أماكن بعيدة عن المناطق السكنية أو في البحر.

في الوقت نفسه، صُممت توربينات الرياح العمودية لاستقبال الرياح من خلال دوران الشفرات حول محور عمودي، مما يُسهّل التركيب ويستفيد من الرياح من جميع الاتجاهات. على عكس توربينات الرياح المحورية، تُركّب جميع أجزاء توربينات الرياح العمودية عند القاعدة، بالقرب من الأرض، مما يُحسّن استقرار التوازن بفضل انخفاض مركز الثقل. كما يُسهّل هذا أيضًا الصيانة والإصلاح ويقلل من خطورتهما.

مقارنة بين توربينات الرياح المحورية العمودية (VAWT) وتروس الرياح المحورية العمودية (HAWT). (المصدر: lucquan2.forumvi.com)

وبالمقارنة مع توربينات الرياح ذات المحور الأفقي، فإن الضوضاء التشغيلية لتوربينات الرياح ذات المحور العمودي أقل بكثير، مما يسمح بتثبيت توربينات الرياح ذات المحور العمودي في أي مكان، مثل المناطق الحضرية والمنازل وأسطح المباني الشاهقة... يمكن أن تصل قدرة توليد الطاقة من بضعة كيلوواط إلى عدة مئات من كيلوواط.

للتوربينات ذات المحور العمودي (VAWT) قيود أيضًا. فنظرًا لوجود شفرة واحدة فقط تواجه الرياح في كل مرة، وعدم انتظام القوة المؤثرة على جميع الشفرات، فإنها تُحدث اهتزازات قد تُسبب بسهولة تلف محمل الدفع. كما أن عمل الشفرات في اتجاهين متعاكسين يؤثر على عدد دورات التوربين وقدرته على توليد عزم الدوران.

تُدمج توربينات الرياح المحورية العمودية في أعمدة إنارة الشوارع. (المصدر: دينغكسين)

في بعض أنحاء العالم، تم وضع توربينات الرياح ذات المحور الرأسي موضع التشغيل في المناطق الحضرية والمناطق الصناعية والمناطق الريفية والمناطق الساحلية والتطبيقات الصغيرة في المواقع التي تتغير فيها سرعة الرياح واتجاهها بشكل متكرر، والميزة هي أنها لا تتطلب مساحات كبيرة.

في فيتنام، لم تُستغل توربينات الرياح المحورية على نطاق واسع. والسبب الرئيسي هو أن كفاءة هذا النوع من التوربينات لا تزال منخفضة، وكفاءتها الاقتصادية منخفضة. في الآونة الأخيرة، أُجريت العديد من الدراسات والحلول المقترحة، بما في ذلك نتائج أبحاث تجريبية واعدة للغاية على نموذج مجموعة الأبحاث بجامعة موارد المياه.

ونأمل أن تساهم قطعة اللغز الخاصة بتوربينات الرياح ذات المحور الرأسي في المستقبل القريب في تطوير مصادر الطاقة الخضراء للبلاد، والحفاظ على البيئة المعيشية لنا جميعًا.