تقنية تحمي توربينات الرياح من خطر الصواعق

ابتكرت شركات تقنية تحمي توربينات الرياح من خطر الصواعق التي تتعرض لها وتمثل تحدياً كبيراً لقطاع الرياح العالمي إذ من الممكن أن تتسبب الأضرار الناجمة عن البرق في إصلاحات باهظة التكلفة وتوقفات العمل ما يؤثر سلباً في إنتاجية الكهرباء المستدامة إذ تسهم التقنية الجديدة في تجنب اضرارها التي تتجاوز الـ 100 مليون دولار سنوياً.

خطر الصواعق

وبالرغم من أن توربينات الرياح وشفراتها مصممة لتحمل شدة معينة من البرق فإنها قد تفشل بذلك في بعض الأحيان ما يسبب ضرراً بالغاً للهيكل يكون إصلاحه مكلفاً للغاية وفق بيان صادر عن شركة أركتورا (Arctura).

ويُعزى هذا إلى أن التوربين سيحتاج إلى إيقاف التشغيل وإصلاح الأضرار الأمر الذي قد يشمل الآلات الثقيلة مثل الرافعات وتزداد التحديات مع ازدياد حجم الهياكل وتعقيدها.

تقنية تحمي توربينات الرياح

ولتجاوز هذه المشكلة طوّرت شركة مانكيفيتش (Mankiewicz) الألمانية الرائدة في صناعة الطلاء ونظيرتها الأميركية أركتورا تقنية تحمي توربينات الرياح من خطر الصواعق تتمثل في طبقة طلاء تستهدف أساساً تقليل حدة الأضرار التي من الممكن أن تصيب توربينات الرياح جراء الصواعق عبر تعزيز أداء نظام الحماية من تلك الظاهرة الطبيعية.

وتطرح أركتورا ومقرها في ولاية رود آيلاند تقنية ابتكارية في السوق الأميركية حيث من المتوقع أن تقلل بدرجة كبيرة الخسائر الناتج عن الصواعق.

وتتمثل التقنية الجديدة في طلاء أرك جايد (ArcGuide) وهو عبارة عن طبقة علوية مصنعة من مادة البولي يوريثان وتتضمن مزيجاً خاصاً من العناصر المنفصلة.

وتُستَعمل تلك الطبقة على شفرات توربينات بالقرب من مستقبلات البرق لتسهيل تكوين القنوات المتأينة فوق سطح الشفرات في أثناء تراكم ضربات البرق.

وتضمن تلك القناة المتأينة مروراً آمناً لشحنات البرق عبر الهواء إلى مستقبِل البرق وفي الأرض عبر الموصِل السفلي كما أنها تحول دون وقوع أي أضرار على شفرات التوربين.

وتُعَد طبقة طلاء أرك جايد حالياً جزءاً من محفظة الطلاءات عالية الأداء التابعة لشركة مانكيفيتش التي قالت إن هذا الطلاء يتمتع بمتانة فائقة وفاعلية عالية في حماية الشفرة من العناصر وضربات البرق المتعددة.

وفي معرض تعقيبه على التقنية الجديدة قال الرئيس التنفيذي لشركة أركتورا نيل فاين: تواجه تلك الطفرة الممثلة في طلاء توربينات الرياح أحد أكثر الأمور المزعجة المؤرقة لمشغلي مزارع الرياح.

وأضاف فاين: نحن سعداء جداً بالتعاون مع مانكيفيتش الشركة الرائدة في مجال تصنيع الطلاءات ومشغلي مزارع الرياح على أهبة الاستعداد لطرح هذا المُنتَج في السوق وكم سيسعدون لمعرفة أنه يقدم بوساطة شركة مصنعة موثوقة معروفة بمنتجات الطلاء المتينة والفعالة.

حرائق التوربينات

عندما يضرب البرق توربينات الرياح تتدفق تيارات تبلغ عدة عشرات الآلاف من الأمبيرات خلال أجزاء من الثانية وقد سُجلَت بالفعل قيم كبيرة تبلغ 200 ألف أمبير ويصل الجهد الكهربائي إلى عدة ملايين فولت.

وإذا فشلت حماية توربينات الرياح من الصواعق الآن فستكون العواقب وخيمة إذ لا يمكن أن يتسبب ذلك في تلف الشحن الزائد بنظام التحكم الكهربائي فحسب بل يمكن كذلك أن تنفصل الشفرات الدوارة.

ونظراً إلى أن درجة حرارة الهواء داخل قناة البرق ترتفع فجأة إلى عشرات الآلاف من الدرجات المئوية يوفر هذا بيئة صالحة لنشوب الحرائق في التوربينات.

تقنية تحمي توربينات الرياح من آثار مدمرة

وللحرائق آثار مدمرة بالنسبة إلى توربينات الرياح دون حماية فاعلة من الصواعق نظراً إلى أن توربينات الرياح مصنوعة بشكل أساسي من مركبات ألياف الكربون.

ودون الحماية من البرق يمكن أن تتبدد طاقة الصواعق بشكل سيئ في الأرض ويتعرض النظام بأكمله للضرر ما قد يسبب تكاليف باهظة.

وينطبق الخطر الكبير للإصابة بضربات البرق في الغالب على الهياكل التي يبلغ متوسط ارتفاعها أكثر من 100 متر في المواقع المسطحة والمرتفعة (على الشاطئ) وفي المياه المفتوحة والمعرضة مباشرةً للصواعق (في الخارج).

ومع التطور السريع لمنشآت توربينات الرياح في المناطق ذات كثافة البرق العالية على سبيل المثال في المناطق البحرية والجبلية أصبحت الحماية من الصواعق أكثر أهمية لجميع أصحاب المصلحة في صناعة طاقة الرياح.