إعادة التفكير في طاقة الرياح

تُطور شركة Vortex Bladeless S.L. عنفات رياح بدون شفرات لا تحتاج إلى ذراع توصيل أو علبة تروس أو أبراج أو آليات عادة ما تتهالك بفعل الاحتكاك، وتسوقها.

Vortex Resonance Wind Turbine. (Photo: © Courtesy of Vortex Bladeless S.L.)

وتعتمد هذه التقنية على الاهتزاز الهوائي (الايرولستيك)، الذي يسمح للتوربين بتسخير الطاقة بالاعتماد على الحركة الدورانية الاهتزازية. ويتكون توربين الرياح بدون شفرات من جزء عمودي (الصاري) مثبت بقضيب مرن (القاعدة) في الأرض. وتحدث أقوى حركة دوانية اهتزازية على مستوى الجزء العلوي، المثبت بالمغناطيس عند المفصل. ويقوم الصاري بتسخير الطاقة من الرياح عندما يبدأ بالاهتزاز بسبب تحرك الهواء الذي يشكل دوامات معروفة باسم Vortex shredding. ويقوم المولد بتحويل الطاقة الحركية الناتجة عن الاهتزاز إلى طاقة كهربائية.

ابتكار مستوحى من انهيار جسر تاكوما ناروز المعلّق

Vortex Tacoma model (2.75m high)
in Valle de Ambes, Ávila
(Photo: © Courtesy of Vortex Bladeless S.L.)

في عام 1940، تم بناء ثالث أطول جسر معلق في العالم في ولاية واشنطن الأمريكية على الطريق رقم 16 الذي يمرّ عبر تاكوما ناروز. وبعد أربعة أشهر فقط من تدشينه، بدأ الجسر يهتز ليتصدع وينهار في نهاية المطاف. ويعد هذا الانهيار الهيكلي الصادم أحد الأمثلة الأكاديمية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع والذي يوضح الديناميكية الهوائية (آيروديناميك) التي تولدها الرياح.

وفي عام 2002، علم ديفيد ج. يانيز بأمر عن هذا الانهيار خلال دراسته الهندسة في جامعة بلد الوليد، ليكتب أول براءة لآلة قادرة على تحسين هذا النوع من الاهتزاز الديناميكي الهوائي لتوليد الطاقة الكهربائية.

وكان عبارة عن هيكل عمودي رفيع مُتصّل جزء دوّار يهتز عموديًا باتجاه الريح. وكانت الآلة قادرة على العمل دون الحاجة إلى ذراع توصيل أو علبة التروس أو أبراج أو آليات وبالتالي لن يتطلب الجهاز مواد تشحيم، فضلا عن تخفيض تكاليف الصيانة ووقت السداد. وكان الهدف هو إنتاج طاقة من الرياح دون الحاجة إلى الهياكل ذات الشفرات، كما هو الحال مع توربينات الرياح التقليدية. وبعد ذلك بسنوات، في عام 2010، أودع ديفيد ج. يانيز وراؤول مارين يانتا براءة اختراع ES2374233B1 من خلال شركتهما المسماة DEUTECNO S.L..

وبعد تلقي الدعم من مؤسسة ريبسول والفوز بجوائز أخرى، أسّساVortex Bladeless S.L ، حصلا بشأنها على منحتين متتاليتين. وتقوم المؤسسة حاليًا بتصنيع أوّل سلسلة مرحلتية من 100 وحدة صغيرة لتطوير المنتج بما يكفي لطرحه في السوق.

مراحل تطور هذه التكنولوجيا

ركزت المرحلة الأولى على فهم ظاهرة الديناميكا الهوائية. وعادة ما يعتبر هذا النوع من الاهتزاز الديناميكي الهوائي مشكلة أسالت المداد حول كيفية تجنبه. لكن ربا ضارة نافعة، حين تُسخر هذه الظاهرة. وساعد دعم الشركات متعددة الجنسيات مثلAltair Engineering، ومنظمات مثلBarcelona Supercomputer Center ، على تحسين الجهاز لزيادة أدائه إلى أقصى حد.

وركزت المرحلة الثانية على التحكم في تفاعل الهيكل مع الريح من أجل زيادة نطاق سرعة الرياح التي يحدث فيه الاهتزاز.

أجريت اختبارات في أنفاق الرياح في جامعة Ignacio da Riva، معهد الجاذبية الصغرى التابع لجامعة العلوم التطبيقية بمدريد

وخلال المرحلة الثالثة، تم تطوير مولد قادر على تحويل الطاقة الحركية الناتجة عن الالهتزاز بشكل ملائم إلى طاقة كهربائية. ووصل الجهاز الآن مرحلته الرابعة والأخيرة، وخلالها، ستنطلق عملية الإنتاج والتصنيع والتسويق بعد تحديد "الحد الأدنى لقابلية المنتج للحياة".

الاعتراف الدولي

Vortex Nano model
(Photo: © Courtesy of Vortex Bladeless S.L.)

كان الاهتمام الدولي بهذا المشروع استثنائيًا، خاصة من بلدان آسيا وأمريكا وأوروبا. وتلقى الفريق طلبات تعاون لا حصر لها من مختلف الأنواع من القطاعين الأكاديمي والصناعي. وعلى سبيل المثال، اقترحت إحدى أكبر ثلاث شركات لطاقة الرياح في العالم في إطار تنفيذ مشروع تعاوني لتحليل إمكانية تطبيق هذه الفكرة على آلات أكبر.

واستجاب القطاع غير الربحي بشكل رائع. وتساعد شركات مثل SEO Birdlife والأمم المتحدة والمفوضية الأوروبية، إلى جانب عدد لا يحصى من التعاونيات والجمعيات والمؤسسات الوطنية والدولية الأخرى على تحقيق هدف المؤسسة أو تقديم مجموعة متنوعة من وجهات النظر.

الحماية جنبًا إلى جنب مع الملكية الصناعية لمؤسسة Vortex Bladeless

تُوفر البراءة الأولى التي حُصّل عليها ES2374233B1، ووُسّع نطاقها منذ ذلك الحين لتشمل أوروبا وأمريكا (الولايات المتحدة والمكسيك)، وكذلك البراءات EP15771650، WO2017174161A1، WO2018149942A1، إلخ، حماية للابتكارات والمؤسسة نفسها من خلال الملكية الصناعية (البراءات والعلامات التجارية لشركة Vortex Bladeless لتوليد الطاقة بدون شفرات)، التي اعتبرت دائمًا بمثابة العمود الفقري للمشروع بأكمله.

وفي الواقع، تعبر مختلف فصائل البراءات عن مسار المؤسسة المُشرف. وعند كل منحة أو منافسة دخلها المشروع، كانت درجة الحماية المقدمة للتكنولوجيا دائمًا عنصرا حاسمًا. ولحسن الحظ، نظرًا لأن هذا النوع من توربينات الرياح هو الأول من نوعه، فمن السهل الحصول على الاعتراف بـ "الجدة" و "الخطوة الإبداعية" المطلوبة في جميع مكاتب البراءات حول العالم حيث يودع طلب الحماية.

ولأن جميع تكنولوجيات Vortex Bladeless محمية حاليًا، فإن النهج المستقبلي سيكون دائمًا نهج الحماية، والذي قد يُركز أكثر على عمليات التصنيع وما يتبع التنفيذ في مختلف المناطق.