چاپ

سیاست و بازاریابی - زومیت / چین در تلاش برای ساخت نسل جدیدی از مزارع بادی است که نه‌تنها دربرابر طوفان‌های استوایی دوام بیاورند، بلکه بتوانند از انرژی طوفان‌ها نیز بهره‌مند شوند.
چین در استان گوانگ‌دونگ با نصب صدها توربین بادی فراساحلی در دریای جنوبی، تلاش می‌کند برق مورد نیاز خانه‌ها و کارخانه‌ها را از انرژی پاک تأمین کند. برخی از این توربین‌ها ارتفاعی برابر با یک ساختمان 30 طبقه دارند و استان گوانگ‌دونگ اکنون میزبان حدود 15 درصد از کل توربین‌های بادی دریایی جهان است.
بازار
یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های این توربین‌ها، طوفان‌های استوایی یا تیفون‌ها است. بادهای شدید می‌توانند پره‌ها و برج‌ها را تخریب کرده و خسارات مالی و جانی ایجاد کنند. برای مقابله با این تهدید، چین توربین‌هایی با پایه‌های شناور، پره‌های انعطاف‌پذیر و بتن فوق‌مقاوم طراحی کرده است.
با وجود موفقیت‌ها، چالش‌ها همچنان باقی است. توربین‌ها باید در برابر تشدید سریع طوفان‌ها به دلیل تغییرات اقلیمی مقاوم باشند و تولیدکنندگان ملزم به طراحی قطعات قابل تعویض هستند. تجربه چین در این زمینه می‌تواند الگویی مهم برای کشورهای دیگر باشد تا با بهره‌گیری از انرژی بادی فراساحلی، برق پاک تولید کنند و در عین حال زیرساخت‌های خود را ایمن نگه دارند.
در استان گوانگ‌دونگ در جنوب چین، چشم‌انداز تازه‌ای در دریا در حال شکل‌گیری است؛ صدها توربین بادی در دریای جنوبی چین نصب شده‌اند تا برق تجدیدپذیر مورد نیاز خانه‌ها، اداره‌ها و کارخانه‌ها را تأمین کنند.
برج‌های عظیمی که برخی از آن‌ها ارتفاعی برابر با ارتفاع یک ساختمان 30 طبقه دارند، نمادی از بلندپروازی چین برای دستیابی به آینده‌ای سبزتر هستند.
استان گوانگ‌دونگ، یکی از قطب‌های اصلی انرژی بادی فراساحلی (دریایی) در چین، هم‌اکنون میزبان حدود 15 درصد از کل توربین‌های بادی دریایی نصب‌شده در جهان است. دولت محلی قصد دارد طی پنج سال آینده، شمار این توربین‌ها را بیش از دو برابر کند.
این توربین‌ها در خط مقدم مقابله با یکی از مخرب‌ترین پدیده‌های جوی زمین قرار دارند؛ پدیده‌ای که هر ساله سواحل چین را در می‌نوردد: تیفون‌ها یا همان طوفان‌های استوایی که از شمال‌غرب اقیانوس آرام سرچشمه می‌گیرند.
به‌طور میانگین، یک مزرعه بادی دریایی در چین در طول عمر خود حداقل 100 طوفان استوایی را تجربه می‌کند
این طوفان‌های قدرتمند با سرعت بادهایی برابر با 119 کیلومتر بر ساعت یا بیشتر می‌وزند. این طوفان‌ها هر سال از ماه مه تا نوامبر کشورهای شرق و جنوب‌شرق آسیا را هدف قرار می‌دهند و اغلب باعث مرگ‌ومیر و ویرانی‌های گسترده می‌شوند. سرعت بادهای طوفان راگاسا که ماه سپتامبر جنوب چین را ویران کرد، به سرعت 241 کیلومتر بر ساعت رسید.
تیفون‌ها یا همان طوفان‌های استوایی همان پدیده‌ی جوی هستند که در سایر نقاط جهان با نام هاریکن شناخته می‌شوند: هر دو طوفان‌های چرخنده‌ای هستند که انرژی خود را از هوای گرم می‌گیرند و تنها بسته به محل وقوعشان نام متفاوت دارند. اگر منشأ آن‌ها اقیانوس اطلس شمالی یا شمال‌شرق اقیانوس آرام باشد، به آن‌ها هاریکن گفته می‌شود؛ اما اگر از شمال‌غرب اقیانوس آرام نشأت بگیرند، تیفون نامیده می‌شوند.
طوفان یاگی در سپتامبر 2024، توربین‌های بادی واقع در خلیج مولان در ونچانگ چین را شکست.
ژو رونگهوا، مدیر آزمایشگاه انرژی بادی فراساحلی یانجیانگ، می‌گوید مناطقی از سواحل چین که سالانه چندین بار با طوفان‌ها مواجه می‌شوند، از بهترین منابع بادی فراساحلی نیز برخوردارند و چالش اصلی ساخت مزارع بادی است که بتوانند از انرژی طوفان‌ها نیز بهره‌برداری کنند. ژو می‌گوید: «مهم است که توربین‌هایی که در این مناطق نصب می‌شوند، نه‌تنها در برابر طوفان‌ها مقاوم باشند، بلکه بتوانند از وزش‌های شدید باد پیش از رسیدن طوفان نیز بهره‌برداری نمایند.»
چیاو لیمینگ که در زمان مصاحبه با بی‌بی‌سی، مسئول ارشد استراتژی آسیا در شورای جهانی انرژی بادی (GWEC) بود، می‌گوید چین در خط مقدم تحقیقات، توسعه و بهره‌برداری تجاری از توربین‌های بادی مقاوم دربرابر طوفان‌ها قرار دارد. چیاو می‌افزاید: «دولت چین تصمیم استراتژیکی اتخاذ کرده است تا انرژی بادی فراساحلی را به یکی از ستون‌های اصلی اهداف دوگانه کربن خود تبدیل کند.» این اهداف شامل کاهش تدریجی انتشار کربن و رسیدن به نقطه اوج آن پیش از سال 2030 و همچنین رسیدن به وضعیت بی‌طرفی کربن تا پیش از سال 2060 است.
به گفته سخنگوی شرکت گلدویند، تولیدکننده توربین‌های بادی چین، مزرعه بادی فراساحلی در چین به طور میانگین در طول عمر طراحی‌شده خود که معمولاً 25 سال است، حداقل 100 طوفان را تجربه کند و فرو ریختن یک توربین بادی می‌تواند خطر جانی برای انسان‌ها ایجاد کرده و خسارات مالی سنگینی به همراه داشته باشد.
بلایای گذشته شدت این خسارات را نشان داده‌اند. در سال 2006، ابرطوفان سائومی استان ژجیانگ در شرق چین را در نوردید و بادهایی با سرعت تا 245 کیلومتر بر ساعت به همراه داشت. این طوفان 27 توربین در یک مزرعه بادی خشکی را نابود کرد که از این تعداد، پنج توربین کاملاً فرو ریختند. این حادثه، خسارتی برابر با 70 میلیون دلار به بار آورد.
در طول طوفان، تمام بخش‌های توربین تحت فشار شدید قرار می‌گیرند. پره‌ها در معرض شکستگی، ترک‌خوردگی و خرد شدن هستند، زیرا سرعت و جهت باد اغلب به‌طور ناگهانی و شدید تغییر می‌کند. برج توربین ممکن است خم شود یا فرو بریزد و پایه آن که باید فشار ناشی از امواج طغیان‌کننده و جریان‌های سریع دریایی را نیز تحمل کند، در معرض تغییر شکل یا واژگونی قرار دارد. باران و صاعقه نیز می‌توانند به توربین‌ها آسیب برسانند.
هان یوجیا، پژوهشگر انرژی‌های تجدیدپذیر در مؤسسه گلوبال انرژی مانیتور (GEM) می‌گوید هنگامی که طوفانی درحال نزدیک شدن است، توربین‌های مزرعه بادی معمولا ازطریق سیستم کنترل از راه دور خاموش می‌شوند. او می‌گوید بسیاری از توربین‌ها نیز قادرند به‌طور خودکار خاموش شوند. در این حالت، توربین‌ها با استفاده از ژنراتورهای داخلی دیزلی یا باتری‌های خود تغذیه می‌شوند. سیستم کنترل امکان واکنش‌هایی مانند تغییر جهت توربین یا تنظیم زاویه پره‌ها را امکان‌پذیر می‌سازد تا تأثیر طوفان به حداقل برسد.
به گفته شیاولی گُو لارسن، استاد بخش سیستم‌های باد و انرژی در دانشگاه فنی دانمارک، هم توربین‌های بادی خشکی و هم فراساحلی باید در مناطقی که در معرض این پدیده جوی قرار دارند، مقاوم در برابر طوفان باشند، اما این ویژگی برای توربین‌های فراساحلی اهمیت بیشتری دارد، زیرا طوفان‌ها در دریا بسیار قدرتمندتر هستند.
ایستادگی در برابر طوفان
شرکت‌های بزرگ چینی با استفاده از ترکیبی از راهبردها مقاومت توربین‌های خود را افزایش داده‌اند. این اقدامات شامل توسعه مواد پیشرفته، بهبود قابلیت پیش‌بینی شرایط جوی و ارتقای سیستم‌های کنترل توربین‌ها می‌شود. به گفته هان، نمونه خوبی از این اقدامات، مدلی به نام OceanX است که توسط گروه انرژی هوشمند مینگ‌یانگ چین تولید می‌شود.
اوشن‌ایکس با داشتن پایه‌ای شناور، از دو توربین پشتیبانی می‌کند. دلیل اصلی طراحی منحصربه‌فرد آن، افزایش توان خروجی سکوی بادی است. دو توربین اوشن‌ایکس در مجموع می‌توانند با وجود داشتن سطح پره‌ای برابر با یک توربین واحد، حدود 4٫29 درصد برق بیشتری تولید کنند. علت آن است که پره‌های دو توربین در کنار هم و در جهت‌های مخالف می‌چرخند، یکی در جهت ساعت‌گرد و دیگری در جهت پادساعت‌گرد، بنابراین باد بین آن‌ها سریع‌تر جریان می‌یابد و امکان تبدیل انرژی جنبشی هوا به انرژی الکتریکی بیشتر فراهم می‌شود.
مزرعه بادی در جنوب چین موفق شد در زمان عبور طوفان برقی کافی برای تأمین نیاز بیش از 2,100 شهروند در طول یک سال تولید کند
به گفته وانگ چائو، طراح اصلی توربین، سکوی شناور طوری طراحی شده که در برابر طوفان‌ها مقاوم باشد و حتی در هوای خیلی بد هم تعادلش را حفظ کند. برای نمونه، پایه‌ی آن با طناب‌هایی از نقطه‌ای در زیر سازه به کف دریا وصل شده است. این کار باعث می‌شود سکو بتواند راحت‌تر بچرخد و خودش را در جهت باد تنظیم کند. وانگ می‌گوید: «تا زمانی که توربین‌ها رو به سوی طوفان قرار داشته باشند، بار (نیروهایی) که متحمل می‌شوند کمترین مقدار است و در امن‌ترین وضعیت قرار دارند.»
ویژگی دیگر، استفاده از بتن فوق‌العاده مقاوم در ساخت پایه اوشن‌ایکس است. این بتن چهار برابر مقاوم‌تر از بتن معمولی است و می‌تواند فشار بیش از 115 مگاپاسکال، یعنی بیش از 1٬160 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع را تحمل کند.
مدل توصیف‌شده در سپتامبر 2024، درست چند هفته پیش از برخورد ابرطوفان یاگی یعنی قوی‌ترین طوفان گرمسیری چین در دهه اخیر، در مزرعه بادی حدود 70 کیلومتر دورتر از ساحل شهر یانجیانگ در گوانگ‌دونگ نصب شد.
وانگ می‌گوید اوشن‌ایکس در منطقه‌ای از دریا قرار داشت که سرعت باد در آن به 133 کیلومتر بر ساعت رسید و موفق شد در برابر وزش شدید باد و امواج مقاوم بماند.
مدل اوشن‌ایکس دارای دو توربین است که امکان تولید برق با بازدهی بالاتر را فراهم می‌کند.
به گفته سخنگوی شرکت، در نزدیکی یکی از مناطق فرود طوفان یاگی، 47 توربین بادی ساخت شرکت گلدویند در سواحل شهرستان شوئن گوانگ‌دونگ حداکثر سرعت باد 161 کیلومتر بر ساعت را به مدت شش ساعت تحمل کردند. این توربین‌ها همچنین توانستند در طول نه ساعت که طوفان یاگی از این منطقه عبور می‌کرد، در مجموع 2٫1 گیگاوات‌ساعت برق تولید کنند. این مقدار انرژی می‌تواند برق بیش از 2,100 شهروند چینی را برای یک سال تأمین کند.
گلدویند این موفقیت را ازطریق مجموعه‌ای از نوآوری‌ها از جمله استفاده از مواد مقاوم‌تر مانند فیبر کربن و سیستم پیشرفته پایش که به کارکنان مزارع بادی امکان می‌دهد وضعیت توربین‌ها را به‌صورت لحظه‌ای بررسی کنند و بهترین تصمیم‌ها را اتخاذ کنند، به دست آورد.
برخی پژوهشگران می‌گویند توربین‌های فراساحلی باید بتوانند بادهای شدید طوفان را تا جایی که امن است، استفاده کنند. در غیر این صورت، وقتی سرعت باد از 88 کیلومتر بر ساعت که میانگین سرعت خاموش شدن توربین‌هاست، فراتر رود، توربین باید خاموش شود، در این صورت، مقدار زیادی انرژی پاک هدر می‌رود.
برج‌های شکسته
طوفان‌های استوایی در اقیانوس‌های گرم نزدیک خط استوا شکل می‌گیرند و معمولاً به سمت غرب و قطب‌ها حرکت می‌کنند، بنابراین به ندرت اروپا را هدف قرار می‌دهند، هرچند این قاره با طوفان‌های شدیدتر و شدیدتر مواجه می‌شود.
به گفته ژو، ایالات متحده هنوز مزرعه‌های بادی فراساحلی در مناطق آسیب‌پذیر در برابر هاریکن (طوفان گرمسیری در اقیانوس اطلس و شرق اقیانوس آرام) در جنوب را در مقیاس وسیع احداث نکرده است. او اضافه می‌کند: «چین ممکن است هم‌اکنون پیشرفته‌ترین فناوری‌های مقاوم در برابر طوفان گرمسیری برای توربین‌های بادی را در اختیار داشته باشد.»
این فناوری دارای بازار خانگی بسیار بزرگی است. به گفته وانگ یوفان، تحلیلگر شرکت تحقیقاتی و مشاوره‌ای وود مک‌کنزی، در دهه آینده حدود 170 گیگاوات ظرفیت جدید بادی فراساحلی، یعنی بیش از دو برابر کل ظرفیت بادی فراساحلی فعلی جهان به شبکه برق چین متصل خواهد شد و حدود 60 درصد از آن‌ها در مناطق مستعد طوفان قرار خواهند گرفت.
با این حال، حادثه‌های بزرگ هنوز رخ می‌دهند. در جریان طوفان یاگی، یک مزرعه بادی ساحلی در شهر ونچانگ استان هاینان به شدت آسیب دید. این ابرطوفان بادهایی با سرعت 223 کیلومتر بر ساعت به همراه داشت. تصاویر پس از حادثه، خرابه‌های حدود هفت توربین شکسته را بر روی ساحل نشان می‌دهند و تمام برج‌های آن‌ها شکسته شده‌اند. چندین پژوهشگر در مصاحبه با بی‌بی‌سی بیان داشتند که این توربین‌ها تازه نصب شده بودند و هنوز به شبکه برق متصل نشده بودند، بنابراین قادر نبودند در جریان طوفان یاگی تنظیمات لازم برای محافظت از خود را انجام دهند.
ابرطوفان هایان در سال 2013 به سمت فیلیپین حرکت می‌کند.
طوفان راگاسا در اواخر سپتامبر جنوب چین را درنوردید و طبق گزارش خبرگزاری دولتی چین، شین‌هوا، بیش از 2٫2 میلیون نفر در استان گوانگ‌دونگ به ناگزیر خانه‌های خود را ترک کردند. در یانجیانگ، با رسیدن طوفان راگاسا، دولت محلی 167,343 نفر را به مناطق امن منتقل کرد و 1,038 پناهگاه شهر را در اختیار ساکنان قرار داد.
در حالی که هنوز برای ارزیابی کامل تأثیر طوفان اخیر زود است، به گفته خبرنگاران، حداقل پنج توربین بادی در این شهر فرو ریختند. طبق پیش‌بینی‌های شرکت بیمه مجدد اموال و حوادث چین، این فاجعه طبیعی که سه روز به طول انجامید، می‌تواند در بدترین سناریو، خسارتی اقتصادی تا 468 میلیون یوان (66 میلیون دلار) به مزارع بادی فراساحلی چین وارد کند.
به گفته وانگ، اوشن‌ایکس هنگام عبور طوفان راگاسا توانست حداکثر سرعت باد 152 کیلومتر بر ساعت را تحمل کند. این طوفان 1,345 توربین بادی فراساحلی این شرکت در سه استان را تحت تأثیر قرار داد و تمامی آن‌ها به خوبی مقاومت کردند.
تیمی از کارشناسان گلدویند پنج روز پیش از رسیدن طوفا راگاسا، مسیر حرکت طوفان را با استفاده از سیستم هشدار زودهنگام توسعه‌یافته توسط خودشان پیش‌بینی کرده و برای هر یک از توربین‌های بادی تحت تأثیر این رویداد، طرح مقابله با طوفان تهیه کرده بودند. استراتژی پیشگیرانه به بیش از 260 توربین بادی فراساحلی گلدویند کمک کرد تا با موفقیت از این رویداد جان سالم به در ببرند. این درحالی است که در 24 سپتامبر سرعت باد ظرف چند ساعت ناگهان از 68 به 144 کیلومتر بر ساعت افزایش یافت و جهت باد در مدت 15 دقیقه به میزان 150 درجه تغییر کرد.
توربین‌های به شکل درخت نخل
با افزایش علاقه به انرژی بادی فراساحلی، چالش‌ها نیز افزایش می‌یابند. یکی از این چالش‌ها، حفظ ایمنی توربین‌ها است، زیرا پره‌ها بلندتر و بلندتر می‌شوند.
یکی از راه‌حل‌های ممکن استفاده از پره‌های پسا‌بادی (Downwind) است، به این معنا که پره‌ها در پشت موتور قرار می‌گیرند و نه در جلوی آن، تا از توربین بهتر محافظت شود. پره‌های جلو‌بادی (Upwind) مرسوم در جلوی موتور قرار می‌گیرند تا رو به باد باشند. لوسی پائو، استاد دانشگاه کلرادو در بولدر می‌گوید زمانی که پره‌ها به این شکل نصب شوند، پره‌های بلند باید به اندازه کافی سخت باشند تا در بادهای شدید به عقب خم نشده و هنگام چرخش به برج برخورد نکنند. با‌این‌حال، سخت ساختن پره‌ها معمولاً نیاز به مواد گران‌قیمت دارد.
به گفته پائو و همکارانش، پره‌های جایگزین «پشت‌بادی» الهام‌گرفته از درختان نخل انعطاف‌پذیر اما مقاوم هستند و می‌توان آن‌ها را با مواد کم‌هزینه‌تر ساخت. این پره‌ها در پشت موتور و رو به مخالف باد ثابت می‌شوند و می‌توانند تا شوند تا وزش‌های شدید باد را منحرف کنند. (توربین‌های اوشن ایکس مینگ‌یانگ دارای پره‌های پشت‌بادی هستند، اما قابلیت تا شدن ندارند.)
بسیاری از کارشناسان تجربه گسترده چین در ساخت توربین‌های مقاوم در برابر طوفان را برای سایر مناطق، مانند جنوب‌شرق آسیا، ارزشمند می‌دانند
هان می‌گوید، مشکل دیگر تشدید سریع طوفان‌ها است. مقاله‌ای در سال 2023 نشان داد که تعداد طوفان‌های استوایی که در مناطق فراساحلی تا فاصله 400 کیلومتر از ساحل به‌سرعت تشدید می‌شوند بین سال‌های 1980 تا 2020 سه برابر شده است که علت آن تغییرات اقلیمی است.
هان می‌افزاید که مزارع بادی و تولیدکنندگان توربین‌ها باید استراتژی‌های بهتری برای مقابله با این روند طراحی کنند. او همچنین معتقد است تولیدکنندگان باید قطعات قابل تعویض برای توربین‌های فراساحلی بسازند تا پس از آسیب دیدن، تعمیر آن‌ها آسان‌تر شود.
بااین‌حال، بسیاری از کارشناسان تجربه گسترده چین در ساخت توربین‌های مقاوم در برابر طوفان را برای سایر مناطق، مانند جنوب‌شرق آسیا، ارزشمند می‌دانند که علاقه‌مند به بهره‌برداری از انرژی بادی فراساحلی هستند اما هر سال با وزش‌های شدید طوفان مواجه می‌شوند.
چیاو از GWEC می‌گوید هر پروژه انرژی بادی باید شرایط باد ویژه محل نصب را در نظر بگیرد تا بتوان مدل توربین مناسب را انتخاب کرد. علاوه‌براین، بسیاری از مناطق آسیایی مستعد طوفان جزایر دورافتاده با شبکه‌های ضعیف و استانداردهای برقی متفاوت هستند، بنابراین پروژه‌های انرژی بادی باید با دقت برنامه‌ریزی شوند.
کارشناسان همچنین نبرد مداوم صنعت باد فراساحلی با طبیعت را چالش مهندسی جذاب می‌دانند. لارسن می‌گوید: «طوفان‌های استوایی چالشی برای توسعه انرژی بادی هستند، زیرا می‌توانند بسیار مخرب باشند. اما درعین‌حال، فرصتی برای انسان‌ها فراهم می‌کند تا با استفاده از فناوری‌های نوین، توربین‌های نهایی را توسعه دهند که بتوانند در سخت‌ترین شرایط مقاومت کنند.»