Language
Country/Area
No result found
لماذا يمكن للمولدات فائقة التوصيل أن تجعل طاقة الرياح أخف وزنا وأرخص؟
في مستقبل الطاقة المتجددة، تظهر لنا الاختراقات في تكنولوجيا طاقة الرياح تدريجيًا إمكانيات أكثر كفاءة واقتصادية. ويعد ظهور المولدات فائقة التوصيل أحد هذه التقنيات الثورية. ونظرًا لخصائصها الإلكترونية الفريدة، فإن هذه المحركات لا تزيد من الكفاءة بشكل كبير فحسب، بل تقلل أيضًا بشكل كبير من وزن المولد نفسه، مما يمهد الطريق لخفض تكاليف توليد طاقة الرياح.
المولدات فائقة التوصيل هي آلات كهربائية تستخدم الموصلات الفائقة، مما يسمح لها بالعمل دون أي مقاومة تقريبًا، مما يقلل من الخسائر أثناء نقل الطاقة.
إن خصائص الموصلات الفائقة تمكنها من توليد مجالات مغناطيسية قوية في المولدات، وهو أمر يصعب تحقيقه باستخدام المحركات التقليدية. يمكن لقوة المجال المغناطيسي العالية هذه أن تضغط حجم المولد وتزيد كثافة الطاقة بشكل كبير. وبعبارة أخرى، يمكن لمولد من نفس الحجم إنتاج المزيد من الكهرباء. مع تقدم تكنولوجيا المواد فائقة التوصيل، وخاصة تطوير المواد فائقة التوصيل ذات درجة الحرارة العالية، يتوسع نطاق تطبيقات هذه المحركات، خاصة في توربينات الرياح الكبيرة.
تاريخ المولدات فائقة التوصيل
يمكن إرجاع تاريخ المولدات فائقة التوصيل إلى عام 1821، عندما اخترع مايكل فاراداي أول محرك أحادي القطب يعمل بالتيار المستمر. ومع مرور الوقت، يصبح استخدام المواد فائقة التوصيل ممكنًا تدريجيًا. في عام 2005، حصلت شركة General Atomics على عقد لبناء محرك أحادي القطب فائق التوصيل منخفض السرعة لدفع السفن. تعتبر المولدات أحادية القطب فائقة التوصيل أيضًا مصادر طاقة نبضية لأنظمة أسلحة الليزر، مما يوضح قيمتها التطبيقية المحتملة.
الاهتمامات والتطبيقات الحالية
ينصب التركيز اليوم على المحركات الخزفية فائقة التوصيل والمتزامنة ذات التيار المتردد الكبيرة، والتي تُستخدم في المولدات وأنظمة الدفع لشركات الطاقة والسفن. تعاونت شركة American Superconductor وشركة Northrop Grumman لتطوير محرك دفع سفينة فائق التوصيل من السيراميك بقدرة 36.5 ميجاوات. إن الطبيعة الخفيفة لهذه المحركات تجعل بناء توربينات ومولدات الرياح أرخص، مما يزيد من تحسين اقتصاديات الطاقة المتجددة.
تتميز المولدات فائقة التوصيل بوزن وحجم منخفضين، مما يجعلها تظهر إمكانات كبيرة في مجال توليد طاقة الرياح.
مزايا وتحديات المحركات فائقة التوصيل
تتمتع المحركات فائقة التوصيل بالعديد من المزايا المهمة مقارنة بآلات الموصلات التقليدية، بما في ذلك انخفاض خسائر المقاومة وزيادة سعة الطاقة، ولكنها تواجه أيضًا تحديات معينة، مثل التكلفة العالية والتعقيد العام لأنظمة التبريد. لا تستطيع الموصلات الفائقة الحفاظ على حالة التوصيل الفائق إلا في ظل ظروف معينة أقل من درجة حرارتها الحرجة، لذا فإن إعداد نظام التبريد أمر بالغ الأهمية. في بعض الحالات، تكون المواد فائقة التوصيل أيضًا عرضة لتغيرات المجال المغناطيسي العابرة، مما قد يؤدي إلى فقدانها للموصلية الفائقة.
مقارنة الموصلات الفائقة في درجات الحرارة العالية والموصلات الفائقة في درجات الحرارة المنخفضة
في المناقشة الحالية حول الموصلات الفائقة، تحظى الموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية (HTS) باهتمام متزايد بسبب خصائصها في العمل عند درجات حرارة النيتروجين السائل، مما يجعلها أكثر اقتصادية وأسهل في المعالجة من الموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة المنخفضة التي تتطلب تبريد الهيليوم السائل . على الرغم من أن هشاشة الموصلات الفائقة الخزفية ليست مفيدة مقارنة بالموصلات الفائقة المصنوعة من السبائك المعدنية التقليدية، إلا أنه مع نضوج التكنولوجيا، أظهرت هذه المواد قدرتها على أن تكون ذات كفاءة عالية في العديد من التطبيقات.
النظرة المستقبلية
مع تقدم تكنولوجيا المواد فائقة التوصيل وانخفاض تكاليف التصنيع، يبدو أن آفاق تطبيق المولدات فائقة التوصيل في توليد طاقة الرياح أكثر إشراقًا في السنوات القليلة المقبلة. العديد من تقنيات الموصلية الفائقة المطورة حديثًا هي بالفعل في المرحلة التجريبية ولديها خطط لتسويقها تجاريًا، لقيادة مستقبل تحول الطاقة الخضراء. ومع ذلك، على الرغم من وجود تأثيرات مبتكرة، يجب علينا أيضًا أن نأخذ في الاعتبار إمكانية تنفيذ التقنيات ذات الصلة واقتصادها، وهي شروط ضرورية لترويج المولدات فائقة التوصيل.
هل يمكن للمولدات فائقة التوصيل أن تغير نظرتنا للطاقة المتجددة بشكل كامل وتحقيق تطبيق أكبر في الصناعة؟
