کارآمدتر شدن مزارع بادی با توسعه روش‌های جدید

با افزایش توجه به انرژی‌های پاک، مقایسه میان توان تولیدی نیروگاه‌های هسته‌ای و مزارع بادی دوباره مطرح شده و نشان می‌دهد برای جایگزینی یک راکتور هسته‌ای، به صدها توربین بادی نیاز است.

با ادامه نااطمینانی‌های ژئوپلیتیکی که عرضه جهانی سوخت‌های فسیلی را محدود کرده، بسیاری از کشورها در حال بررسی گزینه‌های جایگزین برای تامین انرژی هستند. انرژی هسته‌ای همچنان از یک سو به دلیل پیامدهای حوادثی مانند چرنوبیل و از سوی دیگر به دلیل بازدهی بسیار بالای آن گزینه‌ای بحث‌برانگیز است. یک نیروگاه هسته‌ای متوسط می‌تواند حدود ۹۰۰ مگاوات برق تولید کند که برای تامین برق صدها هزار خانه کافی است.

در مقابل، منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشید کمتر بحث‌برانگیز هستند، اما برای تولید همان میزان انرژی به تعداد بسیار بیشتری از آن‌ها نیاز است.

جان پارسونز، معاون مرکز پژوهش سیاست‌های انرژی و محیط‌زیست موسسه فناوری ماساچوست (MIT) اظهار کرد: برای رسیدن به تولید یک راکتور هسته‌ای متوسط باید حدود ۸۰۰ توربین بادی ساخته شود. نکته مهم این است که نیروگاه هسته‌ای تقریبا همیشه با ظرفیت کامل کار می‌کند، اما تولید برق در مزارع بادی به شرایط طبیعی مانند شدت باد وابسته است.

از نظر فضای اشغال شده نیز تفاوت قابل توجهی وجود دارد. برای ساخت یک مزرعه بادی در این مقیاس، به حدود ۱۰۰۰ برابر زمین بیشتری نسبت به یک نیروگاه هسته‌ای نیاز است. بخش زیادی از این زمین بین توربین‌ها قرار دارد که می‌تواند برای کشاورزی استفاده شود، اما حتی اگر فقط فضای اشغال‌ شده توسط خود توربین‌ها را حساب کنیم، باز هم حدود ۱۰ برابر بیشتر از نیروگاه هسته‌ای فضا لازم است.

تلاش برای ساخت توربین‌های کارآمدتر

انرژی بادی و خورشیدی نسبت به سوخت‌های فسیلی بسیار پاک‌تر هستند، زیرا بخش عمده انتشار آلاینده‌های آن‌ها در مرحله ساخت و نصب تجهیزات رخ می‌دهد، با این حال، محدودیت‌هایی مانند هزینه و نیاز به زمین هنوز چالش‌برانگیز هستند.

پژوهشگران در حال توسعه روش‌های جدید برای افزایش کارایی توربین‌های بادی هستند. در چین، نوعی توربین شناور در حال آزمایش است که به جای نصب روی زمین، در ارتفاع پرواز می‌کند. این فناوری که ترکیبی از بالن و موشک کارتونی به نظر می‌رسد، نخستین پرواز آزمایشی خود را در ژانویه ۲۰۲۶ انجام داده است.

طبق گزارش گلوبال تایمز، این توربین در ارتفاع حدود ۲۰۰۰ متری از سطح زمین قرار می‌گیرد که بادها قوی‌تر و پایدارتر هستند. این شرایط باعث تولید انرژی بیشتر می‌شود و برق تولید شده از طریق کابلی به زمین منتقل می‌گردد. پژوهشگران می‌گویند که این فناوری می‌تواند برای مناطق دورافتاده یا به‌ عنوان مکمل سیستم‌های بادی زمینی استفاده شود.

بر اساس داده‌های اولیه، نمونه آزمایشی این توربین می‌تواند تا سه مگاوات برق تولید کند، بنابراین برای رسیدن به توان یک راکتور هسته‌ای، حدود ۳۰۰ توربین از این نوع کافی خواهد بود، در حالی که برای توربین‌های بادی معمولی حدود ۸۰۰ عدد لازم است.

بزرگ‌تر بودن توربین‌ها، بهره‌وری بیشتر

هرچند نمونه چینی بسیار امیدوارکننده به نظر می‌رسد، اما هنوز وارد تولید انبوه نشده است و احتمالا ابتدا در بازار داخلی چین استفاده خواهد شد. در حال حاضر، یکی از روندهای مهم دیگر در آمریکا افزایش اندازه توربین‌های بادی است.

توربین‌های بزرگ‌تر می‌توانند انرژی بیشتری تولید کنند. به همین دلیل، توربین‌های ساخته‌ شده در دهه ۲۰۲۰، بسیار بزرگ‌تر از نمونه‌های قبلی دهه‌های گذشته هستند. پیش‌بینی می‌شود این روند ادامه پیدا کند و تا سال ۲۰۳۵، ارتفاع توربین‌های فراساحلی در مقایسه با حدود ۳۳۰ فوت (۱۰۰.۵۸۴ متر) در سال ۲۰۱۶، به حدود ۵۰۰ فوت (۱۵۲.۴ متر) برسد.

هر توربین جدید می‌تواند نزدیک به سه برابر توربین‌های قدیمی برق تولید کند، یعنی تعداد کمتری توربین بزرگ می‌تواند همان مقدار انرژی را با هزینه و فضای کمتر تامین کند.

اسلش‌گیر گزارش کرد، به نظر می‌رسد مزارع بادی فراساحلی می‌توانند تاثیرات زیست‌محیطی غیرمنتظره مثبتی هم داشته باشند، به‌طوری‌که این مناطق به پناهگاهی برای موجودات دریایی مانند فک‌ها، ماهی‌ها و خرچنگ‌ها تبدیل شده‌اند.