توربين الرياح التوليبية: الفوائد الرئيسية للتصميم المحوري الرأسي

أحيانًا، يختار العملاء المنتجات ليس فقط بسبب أعلى مواصفاتها. وعميل ماليزي اتصلتُ به مؤخرًا مثالٌ جيدٌ على ذلك. فقد أمضى وقتًا طويلاً في مقارنة العديد من توربينات الرياح الصغيرة، ودرس بدقة قدرتها، وأبعادها، وسعرها، وطريقة تركيبها، وقرأ جدول المواصفات الفنية بعناية، وطرح أسئلة فنية كثيرة. ومن الواضح أن لديه فهمًا جيدًا للبيانات. وفي النهاية، اختار توربين رياح توليب. فإذا اقتصر التقييم على نسبة القدرة وحدها، فقد لا يكون توربين توليب الأقوى، وهو نفسه يدرك ذلك. والمفتاح هو موقع التركيب — فهو يرغب في تركيب التوربين على سطح مبناه ولا يريد أن تشوّه معدّة كبيرة مظهر المبنى.

هذه إحدى المزايا الرئيسية لـ طاحونة ريح مزهريّة التصميم. الهيكل العام مدمج. وبالمقارنة مع التوربينات الريحية الأفقية التقليدية، لا توجد شفرات طويلة تمتد للخارج من المحور المركزي. بالنسبة للمنازل والفلل والحدائق والمباني الصغيرة، تبدو هذه التثبيتات أقل صناعية. ومظهر الأشياء المثبتة على سطح منزلك مهمٌ جدًّا — فستراها يوميًّا، وكذلك سيراها جيرانك. وفي بعض المناطق السكنية، توجد أيضًا لوائح ومتطلبات تتعلق بمظهر المعدات المُثبَّتة على الأسطح. والمعدات المدمجة وبسيطة التصميم بصريًّا أسهل في الحصول على الموافقات، كما أنها أكثر راحةً للعيش معها على المدى الطويل.

تُعَدّ توربينة الرياح على شكل زهرة التوليب نوعاً من توربينات الرياح ذات المحور الرأسي. ومن المزايا العملية للتصميم ذي المحور الرأسي أنّه يمكنه العمل دون الحاجة إلى محاذاة اتجاه الرياح. فتوربينات الرياح الأفقية تحتاج إلى ذيل أو نظام نشط لتوجيه المحور كي تواجه الشفرات اتجاه الرياح، بينما تستطيع توربينات الرياح ذات المحور الرأسي استقبال الرياح من أي اتجاه، ما يجعلها مناسبة جداً في الأماكن التي يتغيّر فيها اتجاه الرياح باستمرار أو التي تشهد اضطرابات هوائية ناجمة عن المباني القريبة. وغالباً ما يكون اتجاه الرياح فوق أسطح المناطق السكنية غير منتظم، لذا فإن هذه الخاصية تستحق الانتباه.

بالطبع، توربينات الرياح على شكل توليب لديها أيضًا عيوبها. فلا ينبغي توقع أن تُنتج توربينة توليب صغيرة نفس كمية الطاقة التي تُنتجها مروحة كبيرة ذات قدرة عالية. فعند سرعة رياح متساوية، تكون كفاءة تحويل الطاقة في التصميم ذي المحور الرأسي عادةً أقل من كفاءة توربين الرياح الأفقي. وهذا لا يعني أن توربين توليب خيارٌ سيئ، بل يعني فقط أنه أكثر ملاءمةً للاحتياجات الكهربائية الصغيرة أو كجزءٍ من نظام هجين مع الألواح الشمسية، بدلًا من أن يتكفل وحده بتوفير الطاقة لجميع أفراد العائلة.

يُعَدُّ مَكان التَّثبيت مُهِمًّا بِالقَدر ذاتِه، لأنَّ المبنى سيُغَيِّر تدفُّق الهواء حَوْل السَّطح. فقد يصبح الهواء الذي يجري بسلاسة على الأرض المكشوفة اضطرابيًّا بعد اصطدامه بالجدار أو الجدار الفاصل الصغير. وإذا وُضِعَ توربين الرياح قرب العوائق، فقد يكون القوة الفعلية للرياح التي يحصل عليها أقلَّ بكثيرٍ ممَّا هو متوقَّع، كما أنَّ الاضطرابات ستُسبِّب إجهادًا ميكانيكيًّا إضافيًّا للشفرات وتؤثِّر في عمرها الافتراضي. وبصورة مثالية، ينبغي وضع توربين الرياح في موضعٍ يكون فيه تدفُّق الهواء مستقرًّا ومتسقًا قدر الإمكان، حتى لو اقتضى الأمر رفعه فوق خط السطح باستخدام عمود قصير، بدلًا من تركيبه مباشرةً على السطح.

من حيث الصيانة، تتمتّع توربينات الرياح على شكل زهرة التوليب أيضًا بمزايا عملية. وبما أن المولّد يقع عادةً في قاعدة التوربين بدلًا من القمة، فلا حاجة للعمل على ارتفاعٍ كبير أثناء الفحص والصيانة، ما يجعل التشغيل أكثر سهولة. أما الشفرات فهي مرتبة بشكلٍ عمودي، ما يسهّل أيضًا إجراء الفحص البصري منها من سطح الأرض.

من حيث الضوضاء، تكون توربينات الرياح ذات المحور الرأسي عادةً أكثر همسًا من نظيرتها ذات المحور الأفقي عند نفس الحجم، لأن طرف الشفرة يتحرّك بسرعة أقل، وبالتالي تنخفض الضوضاء الهوائية المُصاحبة. وفي سيناريو التركيب السكني القريب من الجيران، يكتسب هذا الأمر أهميةً كبرى — فالتوربين الذي يولّد شكاوى بسبب الضوضاء، مهما بلغت كمية الكهرباء التي ينتجها، لا يشكّل حلاًّ مستدامًا على المدى الطويل.

اختيار توربين الرياح على شكل توليب هو في الأساس السعي لتحقيق توازن بين القدرة والحجم والمظهر وظروف التركيب والاحتياجات الفعلية. فإذا كان الهدف الرئيسي هو تحقيق أقصى قدر ممكن من توليد الطاقة، فيجب إعطاء الأولوية لمنحنى القدرة وظروف الرياح في الموقع؛ أما إذا كنت تبحث عن جهاز صغير الحجم وأنيق المظهر، ومناسب للتركيب على المباني، ويُمكِن استخدامه في استغلال طاقة الرياح، فإن توربين الرياح على شكل توليب يُعَدّ خياراً ممتازاً. وهذه هي منطقية الاختيار التي اعتمدها هذا العميل الماليزي: فالأمر لا يتعلق بعدم إدراكه للاختلاف في القدرة، بل إنه يدرك جيداً ما هو الأهم بالنسبة لاحتياجاته المحددة في التركيب.