Table of Contents
مقدمة: تحدي الطاقة المتنوية
وتستلزم هذه الاضطرابات الريحية المصممة للمواقع النائية تحولاً أساسياً من النُهج التقليدية على الشاطئ والخارجي، سواء أقيمت على مرتفع جبلي في الأنديز، أو منصة عائمة في بحر الشمال، أو منصة مجمدة في ألاسكا، فإن هذه الاضطرابات يجب أن تعمل بأقل من التدخل البشري بكثير من النظائر المترابطة على الشبكة، كما أن رحلة الصيانة الوحيدة إلى منطقة زرقاء يمكن أن تؤدي إلى إعالة بعشرات من الدولارات وتأخيرة.
Understanding the Remote Environment
المسرّعات البيئية
وتواجه التربينات عن بعد بعض أشد الظروف على الأرض، وتواجه التربينات الساحلية والخارجية رذاذ الملح، والرطوبة العالية، والارتباط المستمر، وتواجه منشآت المنطقة القطبية الشمالية تسارع الجليد على الشفرة، وتجميد المكونات الميكانيكية، ودرجات الحرارة المنخفضة التي تبعث على المواد المشتركة، وتُعدّى التربينات الديزراعية بواسطة الرمل الغرامي الذي يُثبُبُ على الحوافد والتوترات العالية.
إمكانية الوصول والسوقيات
فالنفاذ المادي هو القيد المفرط، إذ لا يمكن الوصول إلى الترابين إلا عن طريق طائرات الهليكوبتر أو المركب أو الطرق المفصلية للجليد، إذ تقتصر معدات السطو على ما يمكن نقله، وقد يحتاج الموظفون إلى البقاء في الموقع لأسابيع، ولا يكون إصلاح جهاز التروس المعطل في هذا الإطار مجرد تصميم باهظ الثمن، وبالتالي فإن الفلسفة التصميمية يجب أن تعطي الأولوية للمكونات التي .
مبادئ التصميم الأساسية من أجل تحقيق موثوقية عالية
دال - القدرة على العمل من خلال علوم المواد
(ب) إن اختيار المواد [هو خط الدفاع الأول: بالنسبة للسيارات، فإن المركبات المتطورة ذات العجلات الزجاجية مع مع معطفات الجيل المقاومة للمركبات، ومعدل البولي يوريثان المفضية إلى الحماية تمتد الحياة، وتتزايد استخدام التربينات البحرية للمركبات الكربونية للحد من الوزن والوزن.
تبسيط الهيكل الآلي
وعلى الرغم من أن تحسين الموثوقية الأكثر تأثيراً هو الحد من قطع الغيار، فقد كانت محركات التربينات الرياح تتجه تقليدياً إلى نظم ذات مولد عالي السرعة، وجهاز التروس هو نقطة فشل متكررة، وتحتاج الصناعة إلى تحويل نحو ] إلى محركات كهربائية مباشرة [FBLT:1]، وتقضي المولدات المغناطيسية الدائمة على مجموعة معدات التشغيل بالكامل، وتزيل العشرات من أجهزة الترسبات، وتشتت
نظم الملاحة والحماية
إن إبقاء الملوثات خارجا أمر حاسم، ويجب أن تضغط ناسيلز بشكل إيجابي بالهواء المميت لمنع حدوث جرعات الملح أو الغبار، وتغلق جميع عمليات اختراق الكابلات بالطوابق البحرية، وتستخدم الخياطة والياكات الختم المتعدد الغليان ونظم الرطبة، وتشمل التربينات البحرية أحيانا وحدات التحلل الارتجاعية، وتخفض من التلوث الكهربائي.
تكييف المسارات من أجل عملية التطهير
مولدات الدفء المباشر
(أ) المولدات [العاملة] المتزامنة المباشرة مع المغنطيسيات الدائمة قد أصبحت الخيار المفضل للعديد من المنشآت النائية، وهي توفر كفاءة عالية عبر نطاق واسع من السرعة، وتتيح تحويل الطاقة بالكامل، وتزيل الضوضاء؛ ويعني مقياس كبير من دوار المولدات تباطؤ التناوب (10-20 ريم) مما يؤكد أن قوات الطرد المركزي على المثانة، ويزيد وزن المتاجرة وتكلفتها: يمكن أن يتجاوز عدد المولدات الكهربائية المباشرة المزودة بمقياس 3 ميغاواطنيات 70 طناً.
تحسين موثوقية صندوق الموارد
وفيما يتعلق بالمواقع التي تفرض فيها قيود التكلفة أو الوزن على قرص متحرك مصمم، فإن التقدم في تصميم مجموعة الأدوات قد حسّن معدلات البقاء، إذ تستخدم صناديق التروس الحديثة معدات مرفوعة على أساس الحالة ومعدات أرضية، وناقلات الكواكب ذات علامات الدلف الملصقة، وتبريد النفط الفعلي.
أجهزة إلكترونية لتوليد الطاقة الكهربائية والتبريد
فالحوادث والمنحرفين وخزانات المراقبة حساسة للحرارة والرطوبة والغبار، وعادة ما تستخدم التوربينات المتطاولة المغلقة مع مبادلات حرارة جو أو سائلة إلى سائلة، ولا يوجد أي مراوح تسحب من الهواء، بل إن كل التبريد يتم عن طريق أجهزة مشعة مختومة، كما أن أجهزة التحكم في الطاقة الكهربائية والجهاز الدولي للكهرباء قد تم تحويلها إلى مواقع عالية الحرارة.
Rotor Blade and Pitch System Innovations
مواد اللوم وحماية التآكل
ويمكن أن يؤدي التآكل في مستويات الطمث من دروبس المطر والرمل والجليد إلى الحد من كفاءة الهواء الطلق بنسبة تتراوح بين 5 و15 في المائة على مدى سنوات قليلة، وفي المواقع النائية، يصعب إصلاحها في الزلادة، وبالتالي فإن اللوديس تصنع بمعاطف الجيل السككية، وشرائط البوليوريثان، بل وحتى الدروع المعدنية ذات الدروع العالية في المواقع ذات التحلل العالي.
تصاريح سلبية ضد المكافحة النشطة للحشرات
وتضبط أجهزة التحكم بالميكانيكية الزاويات لتنظيم السلطة، وتُعد نظم القذف الهيدروليكية النشطة شائعة ولكنها تتطلب مراكب ومضخات وخوامس يمكن تسريبها، أما بالنسبة للطوابق الكهربية البعيدة، فهي تُستخدم في الملاعب الميكانيكية الكهربية الرئوية مع وجود محركات وبطاريات زائدة بدرجة أكبر من الموثوقية.
الإضاءة وتخفيف الجليد
وتعطل تركيب الجليد على اللافيد الديناميكية الهوائية ويمكن أن تُلقي الصواريخ، كما أن التوربينات الرجعية في المناخ البارد تدمج التدفئة الصاروخية (الارتفاع أو الدفء) التي تنشط تلقائياً عندما يكتشف الجليد بواسطة أجهزة الاستشعار التي تعمل بالثبط الحراري، وبالمثل، فإن أضواء الإنذار بالطيران لديها صفائف من السائل المميت ذات اللمع الآلي وأجهزة الصه الطاردة تصممة.
برج واستراتيجيات المؤسسة
تصميم برج
أما أُبراج الصلب السلوي فهي معيارية، ولكن يمكن للمصممين من المواقع النائية أن يُستفحلوا إلى أقصى حد ممكن، أما بالنسبة للمناطق ذات الريح العالية أو السيزمية، فإن أبراج الجليد هي أقصر وأبراج مجهزة بالفولاذ ويمكن أن تُنشأ برافعات صغيرة.
مؤسسة الظروف القاسية
على الأرض، تُظهر أسس الجاذبية الخرسانية أنّها تتطلّب حفراً هائلاً وصبّاً مُصْبَطاً في المناطق النائية، بدلاً من ذلك، يستخدم المصممون مُرسَلات الصخور [FLT:] في صخرة صلبة، أو حشوة فولاذية على التربة الخرسانية المُجمَّعة في الموقع.
العمليات الذكية والصيانة (OM)
نظم الرصد عن بعد
وتُعدّ هذه التربينات الحديثة بمئات أجهزة الاستشعار: مقياسات التسارع على المحملات، وقياسات الإجهاد على النسيج، وأجهزة قياس درجة الحرارة في الهواء، ومترات نوعية الطاقة.() وتُحدّد مجرى البيانات إلى نظم الإنذار المركزي باستخدام أجهزة الاستنفار، وتُحدّد في البيئات النائية، وتُحدّد أجهزة الاتصال الساتلية القياس عن بعد إلى مركز العمليات.
الصيانة والتعلم في مجال الآلات
وقد يُلاحظ النموذج أن نقطة الإصطدام قد تطورت قبل الفشل بثلاثين يوماً، ويمكن للمشغل أن يأمر بربط وبرمجة طاقم للنافذة الجوية الجيدة التالية، ويتجنب إصلاح الطوارئ، وتقوم الطائرات التي تحمل كاميرات بفحص بصري للسيوف والبرج، مما يقلل من الحاجة إلى الوصول إلى الحبال، وتستخدم بعض المشاريع مركبات ذاتية تحت الماء للتفتيش على أساس منخفض في الخارج.
نظام الوحدات الإصلاحية السريعة
ويدفع التصميم النموذجي أرباحا في المواقع النائية، وإذا فشلت وحدة المحولات، يمكن تحويل الوحدة بأكملها في غضون ساعتين بدلا من التشويش على لوحة دوائر، ويعاد النموذج السيئ إلى ورشة، وتتم تركيبة الأسطول المتحرك قبل التجهيز واختبارها في المصنع مع أجهزة اتصال من نوع القبور واللعب من أجل الطاقة والبيانات، وتصمم البقايا بقطع مخزنية قابلة للتبادل.
التطبيقات العالمية الحقيقية: دراسات الحالات الإفرادية
مزارع الرياح الساحلية
مشروع القرن الأول في بحر المملكة المتحدة الشمالي، وهو أحد أكبر مزارع الرياح البحرية، يعمل 174 دورة سيمينس 7 أم دبليو، ويدخل إلى السفينة أو الطائرة المحمولة التي تنقلها أطقم النقل، وتقيم أفرقة الصيانة على منصة سكنية في الخارج لمدة أسابيع، وتحتوي هذه المحركات على مولدات كهربائية تعمل بالقود المباشر، وتظهر المعاطف السائلة المتقدمة، وتكامل تصميمات SCADA، وقد تجاوزت نسبة توافرها 95 في المائة.
تركيبات القطب الشمالي
وفي كوتزيبوي، ألاسكا، تستخدم مزرعة الرياح توربينات EWT (Endurance) معدلها -40 درجة ف. وتشمل هذه الطرود طرود طيور التبريد: زيت التدفئة المسخية، وزيت العصي المسخن، وأجهزة النشل المكتومة، وقد حققت التربينات 98 في المائة من وقت التأقلم خلال أشهر الشتاء، ومن السمات الرئيسية: نظام المراقبة يقلل من الطاقة خلال فترات الحمل القصوى.
الجبال على الشاطئ
وفي جبال الألب السويسرية، بالقرب من سكة جونغروفا، تم تركيب توربين واحد من طراز MW على بعد ٨٠٠ ٣ متر، ويعبر الوصول إلى السيارة الكابلية ورحلة قصيرة، ويستخدم التربين مولداً مباشراً )قطع متحركة( وبرج مركب معتمد على شبكة خفيفة، وقد تم رفع جميع المكونات بواسطة طائرات هليكوبتر، وحدد جدول الصيانة: تفتيش سنوي واحد.
الاتجاهات المستقبلية في التصميم المنخفض
التوائم الرقمية
"النسخة الرقمية من الـ"تيربين - آلوندز" لتحفيز السيناريوهات والتنبؤ بالسلوك قبل حدوثه، هذا يعني، بالنسبة للتوربينات النائية، استراتيجيات التحكم في التجارب من أجل مواجهة العاصفة دون المخاطرة بالأصول المادية، والتوائم الرقمية تساعد أيضاً على صقل فترات الصيانة.
مواد الصحة الذاتية
ويمكن لبوليمرات التعبئة الذاتية الناشئة أن تغلق مراكب صغيرة في المعاطف البلاستيكية أو العزل، ويمكن أن تعاد تشكيل المحار المغناطيسي بعد الإرهاق، وفي حين أن هذه المواد لا تزال في المختبرات، تعد بتمديد الحياة المكوّنة دون تدخل بشري، وفي العقد القادم، قد تتضمن الترابينات النائية ختم متجددة ذاتياً للسرقات الدوارة.
تخزين الطاقة المتكامل
إن الجمع بين توربينات الرياح النائية مع تخزين البطاريات أو إنتاج الهيدروجين الأخضر يمكن أن يسّر توصيل الطاقة ويقلل من الضغط على التربين من واجبات الوصل الشبكية.
خاتمة
إن تصميم التوربينات الريحية للحد الأدنى من الصيانة في المواقع النائية هو ممارسة صارمة في الهندسة على مستوى المنظومة، ويختار كل عنصر من المعاطف المبلورة إلى نوع المولدات الكهربائية، لتعظيم وقت البقاء بين التدخلات، كما أن البنايات المتطورة، والرصد الذكي، والبناء النموذجي هي دعامتان لهذا النهج، وأن الدفع هو طاقة متجددة موثوقة وفعالة من حيث التكلفة بالنسبة للمجتمعات والصناعات التي كانت تعتمد في السابق على المولدات الدوارة أو غير المستقرة.