الطائرات الورقية في خدمة الطاقة النظيفة

ينظر الأطفال في جميع أنحاء إلى الطائرات الورقية باعتبارها مصدرا للابتهاج خاصة عند تمكنهم من تحليقها في الهواء الطلق على ارتفاع كبير عن طريق الركض على اليابسة. وتستحوذ الرياح عالية الارتفاع على خيال الشباب، لكنها منذ وقت ليس ببعيد باتت مقصدا لمجموعة من الباحثين الذين يرغبون في توليد الكهرباء من رياح الارتفاعات العالية خاصة وأن الرياح على ارتفاع أكثر من مائتي متر تميل إلى أن تكون أكثر قوة وثباتا من الرياح القريبة من سطح الأرض.

ويمكن استغلال هذه الرياح القوية لإنتاج كهرباء بمعدل يفوق ما تولده توربينات الرياح على الأرض حيث أن مضاعفة سرعة الرياح قد تولد طاقة تبلغ ثمانية أضعاف المعدلات الحالية. في ذلك قال موريتز ديل، رئيس قسم هندسة النظم الدقيقة  في   جامعة فرايبورغ الألمانية،

إن استغلال الرياح على ارتفاعات عالية قد يكون بمثابة أحد التقنيات "الواعدة" لتوليد الطاقة المتجددة في مقبل الأعوام. وأضاف بأننا "ننظر إلى السماء فوق التوربينات التقليدية، ونعتقد أن هذه الرياح تهب فقط ولا يمكن استخدامها".

بدوره، يرغب ستيفان فُراغ، الرئيس التنفيذي لشركة سكاي سيلس- باور/  SkySails-Power  الألمانية المتخصصة في طاقة الرياح، في تغيير الأمر واستغلال "أكبر مصدر غير مستغل للطاقة المتجددة في جميع أنحاء العالم" لتوليد الطاقة. وليس فُراغ الوحيد الذي يحلم باستغلال الرياح عالية الارتفاع إذ أن هناك العديد من المهندسين وأصحاب شركات ناشئة وعالمية دخلت في سباق توليد الطاقة من الرياح التي تهب عالية فوق سطح الأرض بتكلفة منخفضة. ورغم فشل الكثير من هذه المحالات، وفيما أوشك البعض على الإفلاس بسببها، إلا أن آخرين يقتربون من تحقيق هذا الحلم.

توربينات الرياح الطائرة

أطلقت شركة الطاقة الأمريكية التيروس/ Altaeros  في عام 2010 أحد أهم المشاريع الأولى حيث كان نموذجها الأولي قائما على مولد ملتصق ببالون هيليوم أي بمثابة توربينات رياح لكن دون وجود قاعدة ثقيلة وبرج. وكانت ألاسكا موقع الاختبار حيث جرى توصيل المولد بالأرض عن طريق كابل فيما قالت الشركة إنه تم إنتاج طاقة من ارتفاع 600 متر وكانت كافية لقرابة 50 أسرة.

تزامن هذا مع تطوير شركة سكاي سيلس/  SkySails الألمانية طائرة ورقية تحلق على ارتفاعات عالية تساعد في سحب سفن الحاويات، فيما كانت الفكرة تقوم على توفير الديزل المستخدم لتشغيل محركات هذه السفن بنسبة تصل إلى 10 بالمئة. ورغم نجاح التجربة، إلا أن شركة الشحن وجدت طريقها إلى الإفلاس فيما لم تغزو   الطائرة الورقية  ولا توربينات الرياح الهليوم السوق، لكن كلا التجربتين أشارا إلى شيء واحد يتمثل في أن استغلال الرياح عالية الارتفاع يتطلب محطات طاقة طائرة.

غوغل على خط المنافسة

في عام 2013، قامت عملاق التكنولوجيا الأمريكية "غوغل" بشراء شركة ماكاني/ Makani المتخصصة في مجال تصنيع توربينات الرياح التي تطير في الهواء مثل الطائرات الورقية على ارتفاع 300 متر وهو الأمر الذي جذب اهتماما كبيرا هذا المجال. ويتم توليد الكهرباء بفضل التوربينات المعلقة على الأجنحة والتي تدور مع الحركة.

ورغم أن موريتز ديل اعتقد في ذاك الوقت أن الفكرة "جنونية"، لكنها نجحت حيث قالت الشركة إن محطة واحدة أنتجت طاقة كهربائية كانت تكفي لقرابة 300 منزل. ورغم أن الجميع كان يتشوق إلى هذا الإنجاز العلمي، إلا أن أحد الأجهزة تحطم في البحر أثناء   مهمة تجريبية  فيما تخلت شركة "الفابيت" المالكة لشركة "غوغل" عن المشروع في ضوء الشكوك حيال جدواه الاقتصادية.

ليست النهاية وإنما البداية

 

لم يكن نهاية مشروع شركة ماكاني/ Makani يعني نهاية نظام طاقة الرياح المحمولة جوا، بل دخلت شركات ناشئة جديدة على طريق تطوير أجهزة صغيرة تستخدم مواد أقل من أي وقت مضى. وفيما سلكت بعض الشركات نفس مسار شركة "ماكاني"، فقد قامت شركات أخرى بربط طائرتها المسيرة بحبل من أجل سحب المولد. كما عمدت شركات إلى استبدال الطائرات المسيرة بطائرات ورقية.

ومن بين هذه الشركات سكاي/ سيلس- باور/ SkySails-Power التي خلفت شركة سكاي سيلس/ SkySails الألمانية التي أعلنت إفلاسها حيث قامت الشركة الجديدة بابتكار جهاز يمكن استخدامه بمثابة "دورة ضخ" لتوليد الطاقة حيث تقلع الطائرة الورقية تلقائيا ثم تعمل على توجه نفسها ضد الريح. وجرى تصميم الطائرة الورقية لكي تظل محلقة في الجو لساعات وأيام وأسابيع، وفي حالة  الظروف الجوية السيئة أو الخطرة، فإن الطائرة تطلق إنذارًا حتى يمكن إرجاعها إلى الأرض.

المزيد من الاستثمارات

ورغم أن القطاع لا يزال يتطلب استثمارات كبيرة ودراسات علمية، إلا أن ستيفان فُراغ، الرئيس التنفيذي لشركة SkySails-Power الألمانية، قال إن هذه التكنولوجيا يمكن أن تساعد 1.4 مليار شخص على مستوى العالم يعيشون خارج نطاق شبكات الكهرباء ويعتمدون في الغالب على مولدات الديزل القذرة.

وفقا لدراسة ذات صلة، فإن الكهرباء التي تنتجها أنظمة طاقة الرياح المحمولة جواً قد تكون أرخص من توليد الكهرباء عن طريق مولدات الديزل أو حتى أرخص من محطات طاقة الرياح التقليدية.

وباتت شركة SkySails-Power رائدة في هذا المجال حيث قامت ببيع أول وحدة إلى موريشيوس فيما تتطلع الشركة إلى بناء مركز رياح على ارتفاعات عالية في شرق إفريقيا وتشغيل طائرات ورقية تسهل بناء مزارع الرياح فوق البحار.

وقالت الشركة إن طائرة واحدة من طائراتها الورقية يمكنها توليد كهرباء تكفي لقرابة 500 أسرة باستخدام مواد أقل بنسبة 90٪ من توربينات الرياح التقليدية.

وقال موريتز ديل، رئيس قسم هندسة النظم الدقيقة في جامعة فرايبورغ الألمانية، إن هناك مزايا أخرى، مضيفا "يمكن إطلاق هذه الطائرات الورقية فوق الغابات فضلا عن أنه يمكن وقف عملها في حالة مرور أسراب من الطيور المهاجرة".

من جانبه، قال ريشيكيش غوشي، الباحث في هندسة الطيران بجامعة دلفت للتكنولوجيا، إن الأمر قد يستغرق سنوات حتى تحدث هذه التكنولوجيا الفرق الكبير، مضيفا "أخذت صناعة طاقة الرياح قرابة 40 عاما لكي تصبح رخيصة".

تيم شاوينبيرغ / م. ع