به گزارش اخبار جهان به نقل از مهر، تحولات شتابان دو دهه اخیر در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر، به‌ویژه انرژی بادی، گواهی بر گذار از فناوری‌های ابتدایی با کارایی محدود به سیستم‌های پیشرفتهای است که قادر به تولید چندین مگاوات برق با هزینه رقابتی و اطمینان بالا هستند. این جهش عظیم نه تنها حاصل پیشرفتهای مهندسی در طراحی پره‌ها، برج‌ها و سیستم‌های کنترل توربین‌های بادی است، بلکه مرهون حمایت‌های مستمر پژوهشی و سرمایه‌گذاری‌های کلان در زیرساخت‌های آزمایشگاهی و صنعتی نیز می‌باشد.
دفتر فناوری‌های انرژی بادی وزارت انرژی ایالات متحده (WETO)، به عنوان یکی از بازیگران اصلی این تحول، با تمرکز بر افزایش راندمان، طول عمر تجهیزات، کاهش هزینه‌های نگهداری و تقویت قابلیت اطمینان شبکه، صنعت انرژی بادی آمریکا را از مرحله‌ای آزمایشی به یکی از ستون‌های اصلی تولید برق پاک در جهان تبدیل کرده است. بررسی این مسیر تحول می‌تواند تصویری روشن از آینده سیاست‌گذاری و سرمایه‌گذاری در بخش انرژی‌های تجدیدپذیر ارائه دهد.
یکی از مهم‌ترین دستاوردهای این صنعت، افزایش ظرفیت تولید و کاهش چشمگیر هزینه تمام‌شده انرژی است. راندمان نیروگاه‌های بادی که در دهه ۱۹۹۰ حدود ۲۲ درصد بود، امروز به میانگین ۳۵ درصد رسیده است؛ یعنی تقریباً دو برابر. این پیشرفت نتیجه نوآوری‌هایی چون طراحی پره‌های بلندتر و سبک‌تر برای بهره‌برداری از جریان‌های بادی با ارتفاع و پایداری بیشتر، استفاده از برج‌های مرتفع‌تر برای دسترسی به لایه‌های پرانرژی‌تر باد و استقرار سیستم‌های کنترل هوشمند مبتنی بر مدل‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی و حسگرهای دقیق است.
کاهش هزینه تولید هر کیلووات‌ساعت انرژی بادی از بیش از ۵۵ سنت در سال ۱۹۸۰ به کمتر از سه سنت در آمریکا، تحولی ساختاری در اقتصاد انرژی مبتنی بر باد ایجاد کرده است. این کاهش قابل توجه نتیجه مقیاس‌پذیری تولید، بهبود فرآیندهای ساخت، افزایش عمر مفید تجهیزات و توسعه زنجیره تأمین جهانی است و جایگاه انرژی بادی را به عنوان یکی از ارزان‌ترین و رقابتی‌ترین گزینه‌های تولید برق تثبیت کرده است.
نقش وزارت انرژی ایالات متحده در همکاری با صنعت برای توسعه نمونه‌های آزمایشی و تجاری‌سازی آن‌ها بسیار قابل توجه است. این دفتر نه تنها در مراحل اولیه طراحی و آزمایش حضور فعال داشته، بلکه در تأمین مالی، ایجاد زیرساخت‌های آزمایشگاهی و تسهیل تجاری‌سازی فناوری نیز نقش کلیدی ایفا کرده است. توربین ۱.۵ مگاواتی شرکت «GE»، نمونه‌ای بارز از این همکاری است که با حمایت‌ها و آزمون‌های متعدد به یکی از پرکاربردترین مدل‌های نیروگاهی در ایالات متحده و جهان تبدیل شده و نزدیک به نیمی از ظرفیت نصب‌شده نیروگاه‌های بادی این کشور را تشکیل می‌دهد.
تحولات فناورانه در اجزای توربین‌ها نیز نقشی کلیدی در افزایش بازدهی و کاهش هزینه‌ها داشته است. به عنوان مثال، توسعه نوع خاصی از پره توسط شرکت «Knight and Carver» با همکاری آزمایشگاه‌های ملی ساندیا، امکان افزایش ۱۲ درصدی تولید انرژی را فراهم کرده است. همچنین، سرمایه‌گذاری ۴۷ میلیون دلاری وزارت انرژی آمریکا در دانشگاه کلمسون برای توسعه آزمایشگاه پیشرفته آزمون سامانه‌های انتقال نیرو، به ارتقای قابلیت اطمینان و کاهش هزینه‌ها کمک شایانی کرده است. ورود فناوری‌های نوین مانند چاپ سه‌بعدی نیز به کاهش زمان و هزینه تولید و امکان تولید اشکال پیچیده‌تر کمک کرده است.
مراکز تحقیقاتی مانند آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر (NREL) و مرکز ملی فناوری بادی آمریکا (NWTC) با توسعه ابزارهای محاسباتی پیشرفته و مدل‌سازی دقیق جریان باد، نقش مهمی در ارتقای دانش آیرودینامیک مزارع بادی ایفا کرده‌اند. مطالعات نشان می‌دهد که با استفاده از سیستم‌های کنترلی هماهنگ و الگوریتم‌های هوشمند، می‌توان بازده کلی مزارع بادی را تا ۵ درصد افزایش داد.
تحقیقات دفتر فناوری‌های انرژی بادی وزارت انرژی ایالات متحده محدود به توربین‌های مقیاس بزرگ نبوده و در حوزه توربین‌های کوچک نیز دستاوردهای مهمی داشته است. پروژه «ارتقای رقابت‌پذیری» (CIP) با نصب و آزمایش مجموعه‌ای از توربین‌های کوچک، به بررسی و بهینه‌سازی ویژگی‌های طراحی، دوام و کارایی این نوع سیستم‌ها پرداخته است. این توربین‌ها با هدف تأمین انرژی خانوارها و کسب‌وکارهای کوچک طراحی شده‌اند.
نسل جدید فناوری تولید انرژی بادی، با کاهش هزینه‌ها، افزایش ظرفیت و ارتقای قابلیت اطمینان، جایگاه خود را در سبد انرژی جهانی تثبیت کرده است. با این حال، مسیر پیش‌رو نیازمند تداوم سرمایه‌گذاری در پژوهش‌های نوآورانه، توسعه فناوری‌های ساخت پیشرفته، بهینه‌سازی سیستم‌های کنترل و مدل‌سازی دینامیک جریان‌های بادی است. ادغام فناوری بادی با سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی و شبکه‌های هوشمند برق نیز از اولویت‌های آتی به شمار می‌رود. آینده صنعت بادی به توانایی آن در پاسخ به نیازهای جهانی، حفظ رقابت‌پذیری و انطباق با تحولات اقلیمی وابسته خواهد بود.
منبع: مهر
