هل الشفرات الأطول لتوربينات الرياح دائمًا أفضل؟

غالبًا ما يسألنا العملاء: هل يمكن إطالة شفرات توربينات الرياح؟ وهل يؤدي إطالة الشفرات إلى زيادة كفاءة توليد الطاقة؟ واليوم، سنناقش هذه المسألة.

من الناحية النظرية، كلما زاد طول شفرات توربين رياح ، زادت مساحة المسح التي تغطيها عند الدوران. ومن الناحية النظرية، يمكنها بالفعل امتصاص طاقة الرياح بشكل أكبر. فعلى سبيل المثال، إذا زاد طول الشفرة من ٩ أمتار إلى ١٠ أمتار، فإن مساحة المسح التي تغطيها الشفرة ستزداد تقريبًا بنسبة ٢٠٪ إلى ٣٠٪، وقد ترتفع قدرة توليد الطاقة نظريًّا بنسبة تصل إلى حوالي ٤٠٪.

ومع ذلك، في التطبيقات العملية، تكون شفرات توربينات الرياح لا يمكن إطالتها بشكل عشوائي. فبادئ ذي بدء، فإن الشفرات الطويلة جدًّا ستؤدي إلى سرعات طرفية مرتفعة جدًّا. وإذا تجاوزت هذه السرعات نطاق التصميم الأمثل، فإن الكفاءة الهوائية ستقلّ، ولن تنخفض الإنتاجية النهائية للطاقة فعليًّا. كما أن الشفرات الأطول تكون أكثر عُرضة لظاهرة انفصال تدفق الهواء، ما يزيد من مقاومة دوران الشفرة ويقلّل الأداء الهوائي الكلي.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن الشفرات الأطول تولّد منطقة سحب أكبر أثناء الدوران، مما يؤثر على بيئة عمل الشفرات اللاحقة وبالتالي يقلّل الكفاءة الكلية لتوربين الرياح.

كما يتأثر طول الشفرات غالبًا بشروط سرعة الرياح في منطقة التركيب.

في المناطق ذات سرعة الرياح المنخفضة، عند الاختيار توربينات الرياح يمكن إطالة الشفرات بشكل مناسب، مما يسمح باستغلال طاقة الرياح بكفاءة أكبر وتحسين كفاءة توليد الطاقة. أما في المناطق ذات سرعات الرياح العالية، فإن الشفرات الطويلة ستؤدي بدلًا من ذلك إلى زيادة الأحمال الميكانيكية، ما يستدعي تعزيزها أو استبدال مكوناتها بشكل متكرر في المستقبل، وبالتالي ارتفاع تكاليف الصيانة. وفي هذه الحالات، يكون من الأنسب أن تكون شفرات التوربينات الريحية أقصر، ما يضمن استقراراً أكبر للجهاز بأكمله.

وبالإضافة إلى ذلك، فكلما زاد طول الشفرة زادت عزم القصور الذاتي الناتج عنها، وبالتالي يتطلب الحفاظ على الحالة التشغيلية المثلى نظام تحكم أكثر دقة، ما يؤدي أيضاً إلى ارتفاع التكاليف في هذا الجانب.

الخاتمة

يجب تحديد طول شفرة التوربين الريحي استناداً إلى متوسط سرعة الرياح السنوي في الموقع المحلي، والخصائص الطبوغرافية لموقع التركيب، ومتطلبات الشبكة الكهربائية. ولا ينبغي السعي جاهداً نحو شفرات أطول دون اعتبار لهذه العوامل.