الصين تختبر توربينات رياح عملاقة طائرة في السماء

دبي، الإمارات العربية المتحدة (CNN) -- تعود طاقة الرياح للانطلاق من جديد، وهذه المرة حرفيًا في السماء.

نجح مشروع بحث وتطوير تشارك فيه عدة مؤسسات في ابتكار سلسلة من نماذج توربينات عائمة كبيرة الحجم في الصين.

وتعتمد هذه الأنظمة على مناطيد مملوءة بالهيليوم تنقل الكهرباء إلى الأرض عبر كابل ربط، ويمكنها التحليق على ارتفاع آلاف الأقدام في الهواء.

وقد طُرحت هذه التقنية كبديل محمول وأقل تأثيرًا على البيئة مقارنة بتوربينات الرياح التقليدية.

تتولى جامعة تسينغهوا في العاصمة الصينية بكين قيادة هذه المبادرة بالتعاون مع شركة Beijing SAWES لتكنولوجيا الطاقة المحدودة الناشئة.

وتحمل المبادرة اسم" أنظمة طاقة الرياح المحمولة جواً في طبقة الستراتوسفير"، وقد ظهر أول نموذج أولي لها في أكتوبر/ تشرين الأول عام 2024، ومنذ ذلك الحين، ازداد حجم النماذج وارتفاعها.

تزعم الشركة أن أحدث نموذج، وهو SAWES Type S2000، هو أول نظام لتوليد طاقة الرياح المحمولة جواً بقدرة ميغاواط.

وأجرى نموذج S2000 اختبارًا في يناير/ كانون الثاني الماضي بمدينة ييبين في مقاطعة سيتشوان، حيث حلّق على ارتفاع 2، 000 متر، ونجح في الاتصال بشبكة الكهرباء لأول مرة بالنسبة للشركة.

خلال الاختبار ولّد التوربين 385 كيلوواط/ساعة من الكهرباء، وهي كمية تكفي لتزويد منزل أمريكي متوسط بالطاقة لمدة تقارب 13 يومًا.

يبلغ طول النموذج 60 مترًا وارتفاعه وعرضه 40 مترًا، ويضم 12 توربينًا بقدرة إجمالية تصل إلى 3 ميغاواط.

للمقارنة، فإن أقوى توربين رياح في العالم، الذي تصنعه شركة Dongfang Electric Corporation الصينية، يبلغ ارتفاعه نحو 340 مترًا، وتصل قدرته إلى 26 ميغاواط.

وأوضح جيانشياو وانغ، الأستاذ المشارك في أبحاث البيانات الضخمة في جامعة بكين والمشارك في المشروع، أن نظام SAWES يتمتع بعدة مزايا بيئية مقارنة بالتوربينات التقليدية.

قال وانغ: " نستخدم مواد أقل بنسبة تصل إلى 90% مقارنة بتوربينات الرياح التقليدية، ولا نحتاج إلى قواعد خرسانية ضخمة أو أبراج فولاذية، كما أننا لا نؤثر في النظام البيئي للتربة".

وأضاف أن تأثير هذه التوربينات البصري والضوضائي ضئيل للغاية، إذ أنها شبه صامتة على مستوى الأرض وتشكّل عائقًا بصريًا أقل في الأفق.

كما رأى وانغ أن الطيور تستطيع تجنب التوربينات الجوية بسهولة أكبر مقارنة بمزارع الرياح التقليدية.

وأشارت الدراسات إلى أن توربينات الرياح تقتل ما بين 140 ألفًا و679 ألف طائر سنويًا في الولايات المتحدة، وهو عدد أقل بكثير من الطيور التي تقتلها خطوط الكهرباء أو القطط.

ومن التطبيقات الجاري تطويرها حاليًا مشروع في جزيرة بمقاطعة قوانغدونغ جنوب الصين، حيث المساحات الأرضية محدودة ومحمية بيئيًا، ما يمنع تركيب توربينات الرياح التقليدية.

بحلول نهاية عام 2025، تم تسجيل 51 براءة اختراع مرتبطة بالتقنية، بحسب الشركة.

حقق الفريق الهندسي أيضًا تقدمًا في علوم المواد والكهرباء، حيث استخدم أقمشة مركّبة متطورة للحفاظ على خفة المنطاد مع تقليل تسرب الهيليوم.

كما يعتمد النظام على نمذجة الغلاف الجوي والذكاء الاصطناعي، ما يسمح له بالارتفاع أو الانخفاض تلقائيًا للعثور على أفضل سرعة رياح.

وذكرت الأبحاث أن ذلك قد يزيد إنتاج الطاقة بشكل كبير مقارنة بالتوربينات الثابتة الارتفاع.

قالت وانغ لي، المتحدثة باسم شركة SAWES، إن النظام مناسب على المدى القريب لتوفير الطاقة في المناطق النائية أو كمصدر طاقة خارج الشبكة أو في حالات الطوارئ والكوارث، مشيرة إلى سهولة نقل النظام عندما يكون مفرغًا من الهواء.

على المدى البعيد، رأت لي أن التقنية قد تُستخدم في تزويد البنية التحتية والصناعات بالطاقة، مؤكدة أن الهدف النهائي للشركة هو إمداد الشبكات الكهربائية بالطاقة النظيفة لتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري.

بحسب الوكالة الدولية للطاقة، يجب أن ينمو إنتاج طاقة الرياح عالميًا أكثر من أربع مرات بحلول عام 2030 لتحقيق سيناريو الحياد الكربوني.

ومن المتوقع أن تتضاعف القدرة العالمية تقريبًا لتصل إلى 2000 غيغاواط بحلول ذلك العام.

وقد أصبحت الصين قوة كبرى في هذا القطاع، حيث أضافت نحو ثلثي القدرة الجديدة عالميًا عام 2023.

تتميز طاقة الرياح بوفرتها، لكنها غير موزعة بشكل متساوٍ حول العالم، إذ تختلف سرعة الرياح وكثافة طاقتها باختلاف الموقع، والوقت، والتضاريس.

يعتقد وانغ أن ارتفاع نظام SAWES الكبير، حيث تكون الرياح أقوى وأكثر استقرارًا، قد يسمح بتوليد الطاقة في مواقع برية أكثر مقارنة بالتوربينات التقليدية.

وقال مارك سي كيلي، الأستاذ المشارك في قسم أنظمة طاقة الرياح في الجامعة التقنية في الدنمارك، إنه من الصعب تقييم هذا الادعاء.

وأوضح أن الدراسات العلمية أظهرت أن بعض أنظمة طاقة الرياح الجوية يمكنها الاستفادة من الرياح الأقوى على ارتفاعات أعلى من التوربينات التقليدية، لكنه أشار إلى أن سلوك الرياح فوق ارتفاع 100 متر ليس بسيطًا.

وأضاف أنه لم ير حتى الآن دراسات علمية محكّمة حول نموذج SAWES أو بيانات مستقلة تؤكد إنتاج الطاقة على ارتفاعات تتجاوز 1000 متر، كما أبدى اهتمامه بمعرفة تفاصيل تقنية الكابل الرابط، لأن طوله غالبًا ما يكون عاملًا محدودًا في الأنظمة المشابهة.

وقد جرى اختبار عدة تقنيات مشابهة خلال القرن الحادي والعشرين، مثل توربينات الطائرات الورقية وأنظمة توليد الطاقة عبر حركة الكابل المرتبط بالأرض.

كما طورت شركات أخرى نماذج أولية لتوربينات هوائية، مثل شركة Altaeros Energies التي اختبرت عام 2014 توربينًا هوائيًا يمكنه الصعود إلى 1000 قدم (نحو 300 متر)، لكنها كانت عادة أصغر حجمًا وأقل قدرة من نظام SAWES.

يعتمد نشر هذه التقنية تجاريًا على الامتثال لقوانين الطيران وشبكات الكهرباء في كل دولة.

ففي الولايات المتحدة مثلًا تخضع المناطيد والطائرات الهوائية لقواعد مشابهة للطائرات المدنية، مع قيود على المجال الجوي، إذ يتطلب التحليق فوق 500 قدم تصاريح خاصة، خاصة بالقرب من المطارات.

يعمل مشروع SAWES على إضافة أجهزة اتصال ومراقبة إضافية في النماذج المستقبلية.

وقال وانغ: " يمكننا توسيع وظيفة المنطاد من مجرد توليد الكهرباء إلى منصة جوية متعددة المهام".

وقد تشمل هذه المهام الاتصالات اللاسلكية، وشحن الطائرات المسيّرة أو الكهربائية، والعمل كمحطة حوسبة طرفية تربط بين الأقمار الصناعية، والرحلات الجوية، والشبكات الأرضية.

وقد تعاونت في المشروع مؤسسات عدة، منها Chinese Academy of Sciences ضمن برنامج وطني رئيسي للبحث والتطوير، بينما لم يُكشف عن تفاصيل التمويل.

تستعد الشركة حاليًا لإطلاق الجيل التالي من النماذج، والتي ستُختبر لاحقًا هذا العام على ارتفاعات أعلى مع إنتاج مستقر للطاقة.