السوق
تُقدّر الطاقة الإجمالية المُخزّنة في الرياح بمئة ضعف ما تحتاجه البشرية اليوم. ليس من المستغرب أن يزداد إنتاج الكهرباء من طاقة الرياح عالميًا بين عامي 2006 و2010 بمعدل وسطي قدره 21%. وفي عام 2009، تجاوز النمو 30%. وتُشكّل طاقة الرياح حاليًا 2% من إجمالي إمدادات الطاقة. وبهذا المعدل من التوسع، ستتضاعف قدرة طاقة الرياح العالمية كل ثلاث سنوات. وبفضل استثمارات سنوية بلغت 11 مليار يورو، تحوّلت طاقة الرياح من مورد هامشي إلى عنصر رئيسي في مزيج الطاقة. وتُعدّ الصين القوة الدافعة وراء تطوير طاقة الرياح، حيث ضاعفت قدرتها الإنتاجية أكثر من مرتين سنويًا لأربع سنوات متتالية.
إضافةً إلى زيادة القدرة الإنتاجية، شهدت توربينات الرياح خلال العشرين عامًا الماضية زيادةً هائلةً في حجمها، حيث تضاعفت مئة مرة من 25 كيلوواط إلى 2.5 ميغاواط. واليوم، تصل قدرة أكبر الوحدات إلى 7 ميغاواط. وقد ساهمت هذه الزيادة الهائلة في خفض تكاليف الطاقة بمقدار خمسة أضعاف. كما أدى كبر حجم التوربينات إلى إبطاء دورانها، مما قلل بشكل ملحوظ من خطر نفوق الطيور. فعند سرعة دوران تبلغ 12 دورة في الدقيقة، أي دورة كاملة كل 5 ثوانٍ، انخفض معدل نفوق الطيور إلى ما يقارب الصفر. وبينما كانت الرياح في الأصل تهب على طول الجبال والسواحل، فإن نسبة متزايدة منها (20%) تُولّد الآن في عرض البحر. وتتميز سرعات الرياح في البحر بأنها أعلى وأكثر استقرارًا.
ما زلنا في طور تعلم كيفية تسخير طاقة الرياح، وبناء محطات أكبر ليس الخيار الوحيد. تشمل الحلول الإبداعية استغلال تيارات الرياح النفاثة باستخدام الطائرات الورقية، وتوليد الطاقة الكهروإجهادية من أوراق اصطناعية. ومع ازدياد أهمية طاقة الرياح في مزيج الطاقة لدينا، وانتشار الابتكارات في هذا القطاع، تتزايد ميزانيات البحث والتطوير وفرص العمل بالتوازي. وبحلول عام ٢٠١٢، كان من المتوقع أن يعمل أكثر من مليون شخص في شركات مرتبطة بطاقة الرياح.
ابتكار
لا شك في مزايا طاقة الرياح مقارنةً بالوقود الأحفوري كالنفط والفحم. مع ذلك، توجد بعض العيوب. تعتمد الهياكل والشفرات والتوربينات على معادن أرضية نادرة. إذا كان 30% من طاقة العالم يعتمد على طاقة الرياح، فإن المعادن الأرضية النادرة التي يعتمد عليها هذا القطاع ستصبح شحيحة. ومع ازدياد سرعة الرياح في المرتفعات، يزداد انتشار أبراج نقل الطاقة في الأفق، أو بالأحرى، تغصّ به. قد تصل تكلفة هذه الأبراج، التي تحمل توربينات الرياح الدوارة عالياً، إلى مليون دولار. في هذا السياق، ابتكر ثلاثة مهندسين معماريين ومبتكرين فرنسيين، هم نيكولا ديلون ورافائيل مينارد وجوليان شوبان، حلاً يتماشى تماماً مع أحد مبادئ الاقتصاد الأزرق: الاستدامة، أي القدرة على تلبية الاحتياجات الأساسية بالموارد المتاحة.
توجد ملايين الأبراج الكهربائية حول العالم. تُستخدم معظمها لنقل البيانات عبر شبكات الهاتف المحمول، ويعمل الكثير منها بمولدات الديزل. أما أقدم شبكة من الأبراج فهي مخصصة لنقل الكهرباء ذات الجهد العالي، والتي بُنيت في كثير من الأحيان رغماً عن إرادة السكان المحليين الذين كانوا يخشون أن يؤدي قربها من خطوط الكهرباء إلى زيادة خطر الإصابة بالسرطان، وخاصة سرطان الدم (اللوكيميا). ومع ازدياد رسوخ الأدلة العلمية المتعلقة بهذه المشكلات الصحية، واتخاذ المزيد من الحكومات إجراءات وقائية، قرر فريق شركة "إنكور هورو" (شركة معمارية متخصصة) وشركة "إليوث" (الذراع البحثي والتطويري لشركة الهندسة الفرنسية "إيوسيس") تركيب توربينات رياح على الأبراج القائمة، وهو ابتكار تصميمي رائد.
تمتد أبراج نقل الطاقة الحالية لمسافة تقارب 160 ألف ميل عبر الولايات المتحدة. ويوجد في المملكة المتحدة حوالي 78 ألف برج، بينما يقدر وزير البيئة والغابات الهندي أن أكثر من مليون وحدة توزع الكهرباء في جميع أنحاء البلاد. ومن الفوائد الإضافية لتوفير التلوث البصري وتكاليف الاستثمار، تقليص طول الكابلات اللازمة بين المولد والشبكة إلى بضعة أمتار فقط، بدلاً من بضعة كيلومترات في أفضل الأحوال. إن هذا المقترح بسيط وعملي للغاية، لدرجة يصعب معها تصور عدم تحوله إلى عنصر أساسي في مزيج توليد الكهرباء.
التدفق النقدي الأول
لا يزال سوق توربينات الرياح الصغيرة سوقًا متخصصًا، ولكنه نما من 203 ملايين دولار في عام 2009 إلى 400 مليون دولار في عام 2013. تُصنّع شركة "أوربان جرين إنرجي" (UGE) توربينات رياح صغيرة تدور حول محورها الرأسي بشكل لولبي. وقد دخلت هذه الشركة الأمريكية الناشئة، ومقرها نيويورك، في شراكة مع شركة الاتصالات الفرنسية العملاقة "ألكاتيل-لوسنت" لتطبيق هذا المفهوم على محطات تقوية شبكات الهاتف المحمول القائمة. وهذا يُغني عن الحاجة إلى مولدات الديزل في الموقع. تستخدم توربينات "ألكاتيل-لوسنت" الطاقة المُولدة في الموقع، وهو خيار ممتاز لشبكة الهاتف المحمول. ومع ذلك، تقع معظم أبراج الاتصالات في مناطق نائية لا يوجد بها مستخدمون. يتضمن المشروع الذي اقترحه فريق "ويند-إت" ببساطة ضخ طاقة الرياح الإضافية في الشبكة الكهربائية القائمة. وقد أثبت مشروع "أوربان جرين إنرجي" نجاحه، ويجري الآن توسيعه ليشمل أبراج الاتصالات التابعة لشركات "فيرايزون" و"رايثيون" والقوات الجوية الأمريكية. وتُعد التكلفة عاملاً هامًا في عملية اتخاذ القرار. تبلغ تكلفة التوربينة التي تبلغ قوتها 300 وات ما يزيد قليلاً عن 3000 دولار بدون العمود، و5300 دولار مع العمود، مما يرسل رسالة واضحة إلى جميع شبكات الاتصالات.
الفرصة
لا يزال مهندسو الرياح وأبراج نقل الطاقة والكهرباء يستوعبون الفكرة، وغالبًا ما يشعرون بالحرج لعدم التفكير بها من قبل. وقد بدأ مطورو مزارع الرياح بتقييم الإمكانات، وخلصت دراسة أجرتها شبكة الكهرباء الفرنسية إلى أنه في حال تجهيز جميع أبراج نقل الطاقة بتوربينات الرياح، فإنه يمكن توليد 15% إضافية من احتياجات البلاد من الطاقة. وهذا يعادل بناء ست محطات طاقة نووية، والتي يستغرق بناؤها أكثر من عقد من الزمان وتكلف حوالي خمسة أضعاف، ناهيك عن تكلفة إدارة النفايات النووية والضمان الحكومي الذي يعني أن يتحمل جميع المواطنين حصتهم من المخاطر في حال وقوع كارثة نووية كبرى.
يمكن تسهيل استخدام الأبراج القائمة، مع تفضيل استخدام سلسلة من المولدات الصغيرة ذات المحور الرأسي المدمجة في الهياكل المعدنية القائمة، وذلك من خلال أنظمة توجيه الرياح كالأشرعة، التي تعزز الرياح وتوجهها نحو المولدات. يمكن دمج هذا النظام في الأبراج القائمة، ومن الآن فصاعدًا، يجب أن يتضمن تصميم جميع الأبراج الجديدة هذا النظام. إنه نظام سهل التركيب في أي مكان في العالم. ولعل العناصر المفقودة الوحيدة هي الجهات الحكومية وشركات الطاقة التي تقرر تشغيله، والمقاولون الذين يقومون بتنفيذ وصيانة هذه الشبكة ضمن الشبكة الكهربائية.
