توربينات الرياح البرية لا تحتاج إلى رياح قوية لكي تعمل
لا تحتاج توربينات الرياح البرية إلى رياح قوية شبيهة بالعواصف كي تبدأ في توليد الكهرباء، ولهذا قد تمر بجوار حقل في يوم يبدو فيه الهواء مجرد نسيم خفيف، ومع ذلك ترى الشفرات تدور بوضوح وبهدف.
أظن أن العين هي التي تخدع الناس هنا. تقف بجانب الطريق، وتشعر بدفعة خفيفة على وجنتيك، وتنظر إلى العشب فلا يكاد يتحرك، فتخلص إلى أن التوربينات تعمل على شبه لا شيء، أو أنها في الحقيقة لا تقوم بعمل يُذكر أصلًا.
ما تشعر به على وجهك ليس ما تشعر به التوربينة
إذا مررت بهذه الحقول نفسها مرات كافية، فسيظهر نمط واضح. عند الأسوار، قد يبدو الهواء خاملًا. شيء من الحركة في السياج النباتي، وارتعاشة طفيفة في الأعشاب، ولا أكثر. لكن عند ارتفاع التوربينة، يكون الأمر مختلفًا؛ هناك طبقة أخرى من السماء.
قراءة مقترحة
9.7 إلى 14.5 كم/س
هذا هو النطاق المعتاد لسرعة البدء في التشغيل الذي يمكن عنده لتوربينات الرياح البرية أن تبدأ في توليد الكهرباء، رغم أنها لا تكون بعدُ قريبة من قدرتها القصوى.
وهذه أول نقطة ينبغي التمسك بها: توربينات الرياح البرية لا تحتاج إلى رياح استثنائية كي تولد الطاقة. تقول وزارة الطاقة الأمريكية إن التوربينات تبدأ عادة في التوليد عند ما يُعرف بسرعة البدء في التشغيل، والتي تكون غالبًا في حدود 9.7 إلى 14.5 كم/س. والتعبير «تبدأ في التوليد» مهم هنا. فهو لا يعني بلوغ القدرة الكاملة، بل يعني أن الآلة وجدت من الرياح ما يكفي لبدء إنتاج الكهرباء.
وهذا التفريق الصغير يبدد نصف الغموض. فالناس كثيرًا ما ينظرون إلى توربينة تدور ويتخيلون أنها إما تعمل بكامل طاقتها أو لا تعمل إطلاقًا. لكن الآلات الحقيقية أقل استعراضية من ذلك. يمكنها أن تبدأ في إنتاج الكهرباء مع رياح معتدلة، ثم تنتج المزيد كلما اشتدت الرياح، إلى أن تبلغ قدرتها الاسمية، أي المستوى الذي صُممت لتقديمه في ظروف أقوى.
والآن تمهل قليلًا، وانظر بالطريقة التي ينظر بها سائق قديم اعتاد هذا المنعطف لسنوات. قد يبدو طرف الحقل هادئًا. وقد تتحرك الأغصان السفلى في الشجرة قليلًا. لكن الأغصان العليا قد تكون أكثر حركة، بينما ترتفع الشفرات أعلى من ذلك كله، في موضع يقل فيه اضطراب الهواء بسبب الأرض.
هل تحتاج التوربينات فعلًا إلى طقس عاصف لتنجز شيئًا مفيدًا؟
قد يظن معظم الناس أن الجواب نعم. شفرات ضخمة، وأبراج عالية، وآلات ثقيلة: لا بد إذن أنها تحتاج إلى هبوب قوي حقيقي، من ذلك النوع الذي يدفع حاويات القمامة للتدحرج ويجعلك تميل داخل معطفك.
لكنها لا تحتاج إلى ذلك. فهي تستطيع أن تبدأ في التوليد عند سرعة تقارب 9.7 إلى 14.5 كم/س، وهذه هي النقطة التي يغفلها كثير منا.
والمفارقة الأساسية بسيطة: ما يبدو هادئًا عند سطح الأرض قد يكون مع ذلك رياحًا نافعة على ارتفاع أعلى، حيث يعمل الدوّار فعليًا.
كيف يمكن للحقل نفسه أن يبدو مضللًا من جانب الطريق
قد لا تتحرك الأوراق والعشب إلا قليلًا، لأن المحاصيل، والأسوار النباتية، والمباني، وتفاوت تضاريس الأرض كلها تُبطئ الرياح قرب السطح.
يكون تدفق الهواء عادة أسرع وأكثر استقرارًا، لذلك يمكن أن تكون الشفرات تدور في رياح صالحة للعمل فعلًا، حتى حين يبدو الجو معتدلًا من على حافة الطريق.
ولننتقل مباشرة إلى الحقيقة الواضحة. يقول مركز الأنظمة المستدامة في جامعة ميشيغان إن سرعات الرياح تزداد كلما ارتفعنا عن سطح الأرض، ويذكر أن متوسط ارتفاع محور توربينات الرياح البرية في الولايات المتحدة يبلغ 103 أمتار. وهناك يتموضع المحور، أي تقريبًا المركز الذي تدور حوله الشفرات، وهو أعلى بكثير من الهواء الذي تشعر به على مستوى الوجه قرب خندق بمحاذاة الطريق.
وعندما تجمع هذه العناصر معًا، يصبح المشهد مفهومًا. قد تكون سرعة البدء في التشغيل متواضعة. وغالبًا ما تكون الرياح أقوى في الأعلى. والآلة التي تراها تقيس الهواء عند ارتفاع المحور، لا عند باب سيارتك.
لماذا لا تعني التوربينة التي تدور ببطء أنها عديمة الفائدة
وهنا يبرز اعتراض وجيه: إذا كانت الرياح ضعيفة، فلا بد أن التوربينة لا تكاد تفعل شيئًا. وأحيانًا يكون ذلك صحيحًا جزئيًا. فالتوربينة في الرياح الأخف تنتج عادة قدرة أقل مما كانت ستنتجه في تدفق أقوى وأكثر ثباتًا.
لكن «قدرة أقل» لا تعني «عدم وجود قدرة». فما إن تتجاوز التوربينة سرعة البدء في التشغيل، حتى تستطيع توليد الكهرباء، حتى لو كانت لا تزال بعيدة جدًا عن خرجها الأقصى. أما القدرة الكاملة فتأتي لاحقًا عند سرعات رياح أعلى، ولهذا يمكن أن تكون التوربينة تعمل فعلًا من غير أن يبدو المشهد مثيرًا.
وهنا أيضًا يفيد ألا نُحمّل حركة الشفرات وحدها أكثر مما تحتمل. فطرز التوربينات المختلفة تختلف في أطوال الشفرات، وأنظمة التحكم، وأنماط التشغيل. كما أن جودة الموقع مهمة أيضًا. فقد تتمتع توربينة قائمة على حافة مرتفعة أو في امتداد مفتوح من الأراضي الزراعية بمورد ريحي أفضل من أخرى تبعد عنها بضعة كيلومترات.
ولهذا فإن هذه القاعدة التقريبية على جانب الطريق لها حد واضح وأمين: فهي لا تستطيع أن تخبرك على وجه الدقة بمقدار الطاقة التي تنتجها التوربينة. لكنها تستطيع أن تفسر لك لماذا قد تدور وتولد الكهرباء في يوم لا تشعر فيه أنت إلا برياح خفيفة حيث تقف.
الاختبار الميداني البسيط الذي يصحح هذا الانطباع الخاطئ
إذا أردت عادة مفيدة واحدة، فقارن بين ما تفعله شفرات التوربينة وما تفعله الرياح عند ارتفاعات مختلفة. انظر أولًا إلى العشب، ثم إلى الشجيرات أو العلم، ثم إلى الأغصان العالية أو قمم الأشجار إن وُجدت. فكثيرًا ما تروي العلامات الأعلى قصة مختلفة عن العلامات الأقرب إلى الأرض.
طريقة سريعة على جانب الطريق لقراءة الرياح قراءة أفضل
افحص العلامات القريبة من الأرض
ابدأ بالعشب أو الأعشاب البرية لترى ما الذي يفعله الهواء قرب السطح.
قارن بعلامات الارتفاع المتوسط
انظر إلى الشجيرات، أو الأسوار النباتية، أو العلم لترى ما إذا كانت الرياح تتصرف على نحو مختلف بالفعل على ارتفاع أعلى قليلًا.
اقرأ قمم الأشجار والشفرات
استعن بالأغصان العالية أو قمم الأشجار، ثم قارنها بشفرات التوربينة، لأن العلامات الأعلى أقرب إلى الهواء الذي تستخدمه التوربينة فعلًا.
هذه المراجعة الصغيرة أفضل من الاعتماد على ما تشعر به على وجهك. فالنسيم عند مستوى الأرض ليس إلا طبقة واحدة من الهواء، وغالبًا ما تكون أقلها فائدة في الحكم على التوربينة. وما إن تنتبه إلى فرق الارتفاع، حتى تقرأ المشهد كله على نحو مختلف.
احكم على التوربينة من الرياح في الأعلى، لا من النسيم عند السياج.