توربین‌های مقاوم در برابر طوفان: نبرد مهندسی چین با خشم طبیعت

طوفان راگاسا در اواخر سپتامبر جنوب چین را درنوردید و طبق گزارش خبرگزاری دولتی چین، شین‌هوا، بیش از ۲٫۲ میلیون نفر در استان گوانگ‌دونگ به ناگزیر خانه‌های خود را ترک کردند. در یانجیانگ، با رسیدن طوفان راگاسا، دولت محلی ۱۶۷,۳۴۳ نفر را به مناطق امن منتقل کرد و ۱,۰۳۸ پناهگاه شهر را در اختیار ساکنان قرار داد.

در حالی که هنوز برای ارزیابی کامل تأثیر طوفان اخیر زود است، به گفته خبرنگاران، حداقل پنج توربین بادی در این شهر فرو ریختند. طبق پیش‌بینی‌های شرکت بیمه مجدد اموال و حوادث چین، این فاجعه طبیعی که سه روز به طول انجامید، می‌تواند در بدترین سناریو، خسارتی اقتصادی تا ۴۶۸ میلیون یوان (۶۶ میلیون دلار) به مزارع بادی فراساحلی چین وارد کند.

به گفته وانگ، اوشن‌ایکس هنگام عبور طوفان راگاسا توانست حداکثر سرعت باد ۱۵۲ کیلومتر بر ساعت را تحمل کند. این طوفان ۱,۳۴۵ توربین بادی فراساحلی این شرکت در سه استان را تحت تأثیر قرار داد و تمامی آن‌ها به خوبی مقاومت کردند.

تیمی از کارشناسان گلدویند پنج روز پیش از رسیدن طوفا راگاسا، مسیر حرکت طوفان را با استفاده از سیستم هشدار زودهنگام توسعه‌یافته توسط خودشان پیش‌بینی کرده و برای هر یک از توربین‌های بادی تحت تأثیر این رویداد، طرح مقابله با طوفان تهیه کرده بودند. استراتژی پیشگیرانه به بیش از ۲۶۰ توربین بادی فراساحلی گلدویند کمک کرد تا با موفقیت از این رویداد جان سالم به در ببرند. این درحالی است که در ۲۴ سپتامبر سرعت باد ظرف چند ساعت ناگهان از ۶۸ به ۱۴۴ کیلومتر بر ساعت افزایش یافت و جهت باد در مدت ۱۵ دقیقه به میزان ۱۵۰ درجه تغییر کرد.

با افزایش علاقه به انرژی بادی فراساحلی، چالش‌ها نیز افزایش می‌یابند. یکی از این چالش‌ها، حفظ ایمنی توربین‌ها است، زیرا پره‌ها بلندتر و بلندتر می‌شوند.

یکی از راه‌حل‌های ممکن استفاده از پره‌های پسا‌بادی (Downwind) است، به این معنا که پره‌ها در پشت موتور قرار می‌گیرند و نه در جلوی آن، تا از توربین بهتر محافظت شود. پره‌های جلو‌بادی (Upwind) مرسوم در جلوی موتور قرار می‌گیرند تا رو به باد باشند. لوسی پائو، استاد دانشگاه کلرادو در بولدر می‌گوید زمانی که پره‌ها به این شکل نصب شوند، پره‌های بلند باید به اندازه کافی سخت باشند تا در بادهای شدید به عقب خم نشده و هنگام چرخش به برج برخورد نکنند. با‌این‌حال، سخت ساختن پره‌ها معمولاً نیاز به مواد گران‌قیمت دارد.

به گفته پائو و همکارانش، پره‌های جایگزین «پشت‌بادی» الهام‌گرفته از درختان نخل انعطاف‌پذیر اما مقاوم هستند و می‌توان آن‌ها را با مواد کم‌هزینه‌تر ساخت. این پره‌ها در پشت موتور و رو به مخالف باد ثابت می‌شوند و می‌توانند تا شوند تا وزش‌های شدید باد را منحرف کنند. (توربین‌های اوشن ایکس مینگ‌یانگ دارای پره‌های پشت‌بادی هستند، اما قابلیت تا شدن ندارند.)

هان می‌افزاید که مزارع بادی و تولیدکنندگان توربین‌ها باید استراتژی‌های بهتری برای مقابله با این روند طراحی کنند. او همچنین معتقد است تولیدکنندگان باید قطعات قابل تعویض برای توربین‌های فراساحلی بسازند تا پس از آسیب دیدن، تعمیر آن‌ها آسان‌تر شود.

بااین‌حال، بسیاری از کارشناسان تجربه گسترده چین در ساخت توربین‌های مقاوم در برابر طوفان را برای سایر مناطق، مانند جنوب‌شرق آسیا، ارزشمند می‌دانند که علاقه‌مند به بهره‌برداری از انرژی بادی فراساحلی هستند اما هر سال با وزش‌های شدید طوفان مواجه می‌شوند.

چیاو از GWEC می‌گوید هر پروژه انرژی بادی باید شرایط باد ویژه محل نصب را در نظر بگیرد تا بتوان مدل توربین مناسب را انتخاب کرد. علاوه‌براین، بسیاری از مناطق آسیایی مستعد طوفان جزایر دورافتاده با شبکه‌های ضعیف و استانداردهای برقی متفاوت هستند، بنابراین پروژه‌های انرژی بادی باید با دقت برنامه‌ریزی شوند.

کارشناسان همچنین نبرد مداوم صنعت باد فراساحلی با طبیعت را چالش مهندسی جذاب می‌دانند. لارسن می‌گوید: «طوفان‌های استوایی چالشی برای توسعه انرژی بادی هستند، زیرا می‌توانند بسیار مخرب باشند. اما درعین‌حال، فرصتی برای انسان‌ها فراهم می‌کند تا با استفاده از فناوری‌های نوین، توربین‌های نهایی را توسعه دهند که بتوانند در سخت‌ترین شرایط مقاومت کنند.»