1. مقدمة
توفر الرياح البحرية الآن كميات متزايدة من الطاقة المتجددة. ولأن الرياح تهب بشكل أقوى وأكثر اتساقاً في البحر، فإن التوربينات تولد طاقة كهربائية أكثر بكثير من الآلات البرية. ومع ذلك، يتطلب تركيب هذه الأنظمة الضخمة تخطيطاً دقيقاً وسفناً متخصصة وأطقم عمل ماهرة. في هذه المقالة، سنستعرض خطوات التركيب، وسنشرح أعمال التوصيل الكهربائي، وسنسلط الضوء على الابتكارات الحديثة - لا سيما وسائد هوائية عائمة - التي تقلل التكلفة والوقت
2. تقييم الموقع وتخطيطه
أولاً، يقوم المطورون بإجراء مسوحات مكثفة قبل إبحار السفينة الأولى. فهم يقومون بجمع عينات من قاع البحر، وإجراء عمليات مسح جيوفيزيائية، وتسجيل بيانات الرياح والمد والجزر لأشهر أو حتى سنوات. وعلاوة على ذلك، يقوم الاستشاريون البيئيون بإجراء تقييمات الأثر لحماية الحياة البحرية وتأمين التصاريح. وفي الوقت نفسه، يقوم المهندسون بتقييم خيارات الربط الشبكي ورسم مسارات الكابلات البحرية. وباختصار، فإن العمل الجيد مقدماً يمنع التأخيرات المكلفة لاحقاً.
3. نقل المكونات العملاقة
يقوم المصنعون بنقل الشفرات والهياكل وأجزاء الأبراج وقطع الأساسات إلى موانئ التجهيز عن طريق البر أو البارجة. ثم تلتقط سفن الرفع الثقيل وصنادل الرفع تلك الأجزاء وتبحر إلى موقع مزرعة الرياح. يقوم المنسقون بجدولة كل عملية تسليم لتجنب ازدحام الموانئ وتقليل وقت الانتظار. وفي الوقت نفسه، تساعد زوارق القطر والسفن المرافقة في تحديد المواقع والقطر. ونظراً لأن كل شفرة يمكن أن يتجاوز طولها 80-100 متر، فإن فرق الخدمات اللوجستية تخطط لعمليات الرفع حتى الساعة والطوارئ.
4. تركيب الأساسات
يختار المهندسون نوع الأساسات بناءً على عمق المياه وجيولوجيا قاع البحر. بالنسبة للمواقع الضحلة، يقوم المقاولون بدفع الخوازيق الأحادية في قاع البحر باستخدام المطارق الهيدروليكية. بالنسبة للأعماق المتوسطة، تقوم فرق العمل بتركيب هياكل السترات وتثبيتها في قاع البحر. بالنسبة لقاع البحر الضحل المسطح جداً، تقوم فرق العمل بتركيب وحدات خرسانية قائمة على الجاذبية وإضافة الصابورة. في المياه العميقة، يقوم المطورون بنشر أساسات عائمة وتثبيتها بخطوط إرساء. بعد التركيب، تتحقق فرق المسح من المحاذاة وتقوم أطقم الحشو بتأمين الوصلات.
5. تركيب التوربينات والتوصيلات الكهربائية (مدمجة)
يتبع عمال التركيب تسلسلًا واضحًا، وينفذون الأعمال الكهربائية بالتوازي لتوفير الوقت. أولاً، يقوم طاقم الرافعة برفع أقسام البرج وتثبيتها على الأساس. بعد ذلك، يرفعون الكنة على قمة البرج ويثبتونها بإحكام. ثم يقوم العمال بعد ذلك بتثبيت الشفرات واحدة تلو الأخرى، أو بدلاً من ذلك يرفعون دوّاراً مُجمّعاً مسبقاً إذا كان المشروع يتطلب ذلك. وفي هذه الأثناء، تقوم سفن الكابلات بوضع الكابلات بين الصفوف (بين التوربينات) وكابلات التصدير (إلى الشاطئ). ثم يقوم الفنيون بعد ذلك بإنهاء الكابلات في المحطات الفرعية البحرية وفي نقطة توصيل الشبكة البرية، ويقومون باختبار كل قسم كهربائي خطوة بخطوة.
الوسائد الهوائية العائمة: ابتكار عملي
في الآونة الأخيرة، بدأ المهندسون في استخدام وسائد هوائية عائمة للمساعدة في عمليات الرفع والنقل الثقيلة. وبدلاً من الاعتماد حصرياً على الرافعات الكبيرة جداً، يضع المقاولون وسائد هوائية بحرية قوية تحت المكونات الكبيرة أو الأساسات العائمة لزيادة الطفو أثناء السحب والنقل. ثم تنقل القاطرات مجموعة الطفو إلى موقع التركيب. في اللحظة الصحيحة، تقوم الأطقم بإطلاق الهواء بطريقة محكومة حتى يستقر المكوّن على الأساسات. ونتيجة لذلك، تقلل الفرق من وقت الرافعة، وتقلل من تكاليف استئجار السفن، وتقلل من مخاطر الاصطدام أثناء عمليات الإنزال. تشير المشاريع التجريبية إلى تحقيق وفورات كبيرة في الوقت والتكاليف، وبالتالي يفكر المشغلون الآن في استخدام الوسائد الهوائية خاصةً للأساسات العائمة والمواقع النائية.
6. الاختبار والتشغيل والتشغيل التجريبي والعمليات المبكرة
بعد أن ينتهي عمال التركيب من التجميع الميكانيكي وإجراء التوصيلات الكهربائية، تقوم فرق التشغيل بإجراء اختبارات شاملة. حيث يقومون بتدوير كل توربين والتحقق من إشارات الاستشعار والتحكم ومزامنة المولد مع الشبكة. بالإضافة إلى ذلك، يكمل الفنيون التحقق من الأداء في ظل مجموعة من ظروف الرياح. وبمجرد بدء تشغيل التوربينات تجارياً، تقوم فرق العمليات بمراقبة الأداء عن بُعد وجدولة عمليات الفحص الروتينية. على سبيل المثال، يستخدمون طائرات بدون طيار لفحص الشفرات ويستخدمون غواصات لفحص الكابلات تحت سطح البحر لاكتشاف المشاكل مبكراً وتجنب الإصلاحات الطارئة المكلفة.
7. الصيانة والسلامة والحماية من الاصطدام
تواجه الأعمال البحرية مخاطر فريدة من نوعها، لذلك يشدد مديرو المشاريع على السلامة منذ اليوم الأول. فهم يبنون نوافذ للطقس في الجدول الزمني، ويراقبون التوقعات باستمرار، ويتجنبون عمليات النقل المحفوفة بالمخاطر أثناء البحار الهائجة. وعلاوةً على ذلك، يفرض مسؤولو السلامة بروتوكولات صارمة للحماية الشخصية ويقتصرون حركة الموظفين على سفن النقل المعتمدة. لحماية السفن والمكونات الحساسة أثناء عمليات الرفع، تستخدم الفرق الآن بشكل متكرر المصدات الهوائية و مصدات مملوءة بالرغوةتمتص هذه المصدات طاقة الصدمات وتمنع تلف بدن السفينة. بالإضافة إلى ذلك، تقوم الفرق البيئية بتنسيق الأعمال الصاخبة أو عالية التأثير لتقليل الإزعاج للثدييات البحرية.
8. التحديات الرئيسية - وكيف تخفف الفرق من حدتها
ويظل الطقس هو أكبر عامل من عوامل الخطر، ولذلك يخطط المديرون لهوامش متحفظة للطقس. ويزداد التعقيد اللوجستي أيضاً مع زيادة حجم التوربينات، لذلك يدفع المطورون نحو توحيد المكونات وعمليات الموانئ الموحدة. علاوة على ذلك، تجبر مشاريع المياه العميقة الفرق على اعتماد حلول عائمة واستراتيجيات إرساء جديدة. وللتخفيف من حدة هذه التحديات، تتبنى الصناعة المراقبة عن بُعد، وتصميمات السفن المحسّنة، ووسائل مساعدة جديدة للتركيب - مثل وسائد هوائية عائمة الموصوفة سابقًا - والتي تقلل معًا من التعرض للمخاطر وتضغط الجداول الزمنية.
9. الاتجاهات المستقبلية التي ستعيد تشكيل التركيب
وبالنظر إلى المستقبل، ستغير العديد من الاتجاهات كيفية تركيب الرياح البحرية:
- مزارع الرياح العائمة ستفتح موارد هائلة في المياه العميقة.
- الأتمتة والروبوتات سيقلل من العمل البشري الخطير في عرض البحر؛ على سبيل المثال، تتولى القواطع الآلية وأنظمة وضع الكابلات الآلية المهام المتكررة.
- توربينات أكبر سيتطلب طرق تركيب أكثر إبداعاً - وبالتالي سنشهد اعتماداً أكبر على مساعدات الطفو والتركيب المسبق للوحدات.
- ابتكار المواد وستعمل التوائم الرقمية على تحسين التنبؤ بالعمر الافتراضي وتقصير أوقات التشغيل. وباختصار، ستستمر التكنولوجيا في خفض التكاليف وتسريع النشر.
10. خاتمة
يتطلب تركيب توربينات الرياح البحرية التنسيق والمهارة الهندسية والتنفيذ الدقيق. أولاً، تقوم فرق العمل بالمسح والتخطيط، ثم تقوم بنقل المكونات الضخمة إلى الموقع، ثم تقوم بتركيب الأساسات ونصب التوربينات، وأخيراً تقوم بتوصيل النظام واختباره وتشغيله. وعلى طول الطريق، فإن الابتكارات مثل وسائد هوائية عائمة وحلول الحاجز المتقدمة تساعد على تقليل المخاطر وتوفير المال وتسريع الجداول الزمنية. وبالتالي، يمكن للصناعة أن تتوسع بشكل أسرع وتجلب المزيد من الطاقة النظيفة عبر الإنترنت.