اگر بتوانیم از تمام بادهای دریایی انرژی برق تولید کنیم، ظرفیت تولید برق به 11 برابر میزان نیازی میرسد که در سال 2040 خواهیم داشت. این کار اما سختیهای فراوان خود را دارد اما رفتهرفته گامهایی بزرگ برای حرکت در مسیر آن برداشته میشوند.
ترجمه: نسیم بنایی، آینده نگر/ اکونومیست
کمپانی بزرگ نفت و گاز شل و شرکت اسکاتیش پاور که در زمینه تاسیسات برق فعالیت میکند در آخرین روزهای تیرماه اعلامیه مشترک بسیار مهمی منتشر کردند. طبق این اعلامیه این دو شرکت به صورت مشترک پیشنهادی را به مقامات بریتانیایی ارائه کردند برای ساختن بزرگترین مزرعه توربینهای بادی شناور جهان در نزدیکی ساحل اسکاتلند. در حال حاضر بزرگترین مزرعه شناور جهان یک مجموعه 6 توربینه 50 مگاواتی است که تا ماه دیگر در دریای شمالی، 15 کیلومتری ابردین تکمیل میشود. این دو شرکت اعلام کردند که قصدشان ساختن یک مزرعه در مقیاس گیگاواتی است.
مزارع بادی نزدیک ساحل یا همان آفشور با بنیانهایی در کف دریا در حال حاضر بخشی از ترکیب انرژی در چندین نقطه جهان هستند. طی چهار سال اخیر ظرفیت این مزارع تقریبا دو برابر شده و از 19 گیگاوات به 35 گیگاوات رسیدهاست و هزینه هم تقریبا یکسوم کاهش پیدا کرده و به از 120 دلار به ازای هر مگاواتساعت به حدود 80 دلار رسیدهاست. البته این نکته را هم باید در نظر داشت که پیاده کردن این مزارع محدودیتهای خود را دارد و محدود به آبهای کمعمقتر از 60 متر است.
متاسفانه تقریبا 80 درصد از بادهای ساحلی جهان بر فراز نقاطی میوزند که عمق بیشتری نسبت به این محدودیت دارند. آژانس بینالمللی انرژی که شاخهای از سازمان همکاری و توسعه اقتصادی است، عنوان کردهاست که اگر بتوان از این بادها بهره برد، به حدی برق تولید میشود که تا سال 2040 بتوانیم 11 برابر بیشتر از نیازمان برق تولید کنیم. گره کار در ساختن توربینهایی است که گرچه به کف دریا متصل هستند، اما شناور باشند. اگر شل و اسکاتیش پاور بتوانند این گره را حل کنند، گامی بزرگ در راستای آزاد کردن این پتانسیل برداشته میشود.
*آبیهای بادگیر
یک دهه پیش، فناوری توربین شناور تنها یک داستان جالب به نظر میرسید. مشکل داستان خود توربینها نبودند، بلکه شناور کردنشان دشوار بود. صنعت نفت و گاز از دهه 60 میلادی بازهای از فونداسیونهای شناور را توسعه داد که میتوانستند اجسام بزرگی مانند تجهیزات عظیم حفاری را روی دریا شناور نگه دارند. با اینحال تبدیل کردن این توانایی به انرژی بادی داستان خیلی سرراستی نبود. در وهله اول، توربین بادی، بر خلاف ریگ حفاری نفت، عمده وزن خود را در نقطه بالایی خود جا داده است و همین مسئله تعادل آن را کمتر میکند. مسئله دوم هم این بود که توربین نیروهای ژیروسکوپی قدرتمندی ایجاد میکند که منجر به بیتعادل شدن ماشین شناور میشود. در آن سالها حل کردن این مسائل به شکلی ارزان که بتواند با توربینهای متصل به کف اقیانوس رقابت کند بسیار دشوار بود.
حالا دیگر داستان فرق کردهاست. یک دهه توسعه مداوم نهایتا منجر به دو چیز شد: اثبات این مسئله که توربینها میتوانند شناور باشند و روشن شدن شکل و شمایل شناوری آنها. مهندسان طی فرایندی طولانی از نمونهسازیهای پیدرپی به این مرحله رسیدند. آنها با استفاده از نمونههایی که در حوضچههای موج دانشگاهی تست میشدند توانستند با بالا بردن مقیاس به نمونههای صنعتی آزمایشی در سواحل نروژ، پرتغال و ژاپن برسند.
هر واحد که دارای حسگر است، دادههایی را درباره متغیرهایی مثل سرعت باد، میزان پیچش و ارتفاع موج ثبت میکند. این دادهها هم برای طراحی نمونههای بزرگتر و پایدارتر استفاده میشدند. نتیجه این طراحیها امروز قابل مشاهده است و مدلهای جدیدتری را در سواحل پرتغال و نروژ میبینیم که میتواند به شکلی ایمن توربینها را با قدرتی چهاربرابر نسل قدیمیتر شناور کند. همین مسئله باعث شد مهندسان مسئله شناوری را حلشده در نظر بگیرند.
برای بهبود مسائل امروزه فناوریهای جدیدی هم پیشنهاد شدهاند که البته هنوز هیچ کدام از سطح پروتوتایپ فراتر نرفتهاند. با این حال ممکن است برای ساختن مگاتوربینهای آینده، خواه ثابت باشند خواه شناور، مفید از آب دربیایند. البته توربینهای شناور ممکن است یک راه حل جایگزین هم داشته باشند. این نوع از توربینها بر خلاف توربینهای ثابت قابلیت جدا شدن و انتقال به خاک ساحل را دارند. تحلیلهای اخیر نشان میدهند که اینکه کدام راه بهتر باشد به شدت تحت تاثیر مکان اجرای پروژه است. اگر توربین شناور نزدیک ساحل باشد، جدا کردن آن و انتقالش به ساحل به منظور تعمیر شاید کاری سادهتر باشد و اگر از خاک دور باشد شاید نیازمند تجهیزات پیچیده یا جرثقیلهای بالارونده باشیم.
مسیر کلی این داستان به سمتی حرکت میکند که به احتمال زیاد به زودی امکان بهره بردن از حجم بسیار بیشتری از انرژی برق باد فراهم میآید و این کار بدون پر کردن دامنههای کوه با توربینها و کسب و سود در حال انجام این پروژهها شدنی میشود. همین مسئله به سادگی میتواند منجر به این شود که باد به بادبان کشتی همه بوزد.