نظام مبتكر يعتمد على البندول لاستخراج الطاقة من التيارات البحرية

طوّر باحث في جامعة روفيرا إي فيرجيلي الإسبانية نظامًا مبتكرًا لاستخراج الطاقة من التيارات البحرية، يعتمد على تحويل الاهتزازات الناتجة عن تدفق المياه حول الأجسام إلى طاقة قابلة للاستخدام.

ويقوم النظام، الذي صممه فرانسيسكو هويرا، الباحث في قسم الهندسة الميكانيكية بالجامعة، على مبدأ بسيط يتمثل في أنبوب أسطواني مغمور في الماء، ومعلّق بمحور يسمح له بالتأرجح مثل البندول.

وعندما تمر التيارات المائية حول الأسطوانة، تتشكل دوامات خلفها تؤدي إلى اهتزازها، وهو ما يُستغل لتوليد الطاقة.

ونُشرت نتائج هذا البحث في دورية «Journal of Fluids and Structures»، حيث أوضح هويرا أن الميزة الأساسية للنظام تكمن في أن الجزء الوحيد الموجود تحت الماء هو الأسطوانة نفسها، بينما يمكن وضع المحور وناقلات الحركة والمولدات خارج الماء، ما يقلل من تعقيد الصيانة.

استخراج طاقة التيارات البحرية

ويُعد استخدام التوربينات ذات التدفق المحوري أو العرضي الوسيلة الأكثر شيوعًا حاليًا لاستخراج طاقة التيارات البحرية، إذ يمكنها نظريًا تحقيق كفاءة تتجاوز 50%، إلا أن كفاءتها الفعلية تتراوح بين 25 و35% فقط.

كما أن هذه التوربينات تتسم بتعقيدها، واحتوائها على مكونات متحركة كثيرة تحت الماء، ما يجعلها عرضة للتآكل ونمو الكائنات البحرية، إضافة إلى ارتفاع تكاليف الصيانة.

وعلى النقيض من ذلك، يعتمد النظام الجديد على أسطوانة مهتزة بدلًا من دوار مزود بشفرات. وقد أُجريت الاختبارات داخل

قناة مائية باستخدام نموذج مصغر، جرى ربطه بمحور يدور على محامل هوائية، مع استخدام مستشعر لقياس زاوية الاهتزاز، وفرملة كهرومغناطيسية لدراسة القدرة الميكانيكية المتاحة.

وأظهرت نتائج الاختبارات تحقيق معاملات قدرة تقارب 15%، وهي نسب مماثلة لأنظمة أخرى تعتمد على اهتزازات الأسطوانات.

وأوضح هويرا، أن هذه الكفاءة تمثل نحو نصف ما يمكن أن تقدمه التوربينات المصممة جيدًا، إلا أن بساطة النظام وصغر حجمه يمنحانه أفضلية في بعض التطبيقات.

وأشار الباحث إلى أن جميع الأنظمة المعقدة، مثل المولدات وأنظمة التحكم ونقل الحركة، يمكن تثبيتها على منصة عائمة فوق سطح الماء، مع الاكتفاء بأسطوانة هيكلية تحت الماء.

في بيئات يصعب فيها تركيب أو صيانة التوربينات التقليدية

وتفتح هذه البساطة المجال لاستخدام النظام في بيئات يصعب فيها تركيب أو صيانة التوربينات التقليدية، مثل التيارات المدّية المستمرة، أو الأنهار ذات التدفق المناسب، دون الحاجة إلى إنشاء سدود أو قنوات تحويل، بل ويمكن تطبيق المبدأ ذاته لاستخراج الطاقة من الرياح.

ويأتي هذا البحث ضمن دراسات أوسع حول الاهتزازات الناتجة عن تدفق السوائل، والتي اعتُبرت لفترة طويلة مشكلة هندسية تهدد سلامة المنشآت البحرية، مثل الأنابيب الواصلة بين منصات النفط وقاع البحر.

وكان هويرا قد عمل سابقًا على تطوير حلول للحد من هذه الاهتزازات، وحصل على براءة اختراع أوروبية في هذا المجال.

ورغم إثبات فاعلية النظام نظريًا وعمليًا داخل المختبر، فإن الدراسة لم تتطرق إلى تصميم مولد كامل أو إجراء تحليل اقتصادي شامل.

وأكد الباحث أن الخطوة التالية ستتمثل في تحسين آليات استخراج الطاقة، ودراسة تفاعل عدة أجهزة معًا لزيادة الطاقة المستخلصة لكل وحدة مساحة.