تاثير رام کننده توربين های بادی بر توفان های دريايی

نيروی باد یکی از منابع برق جدید است که سریعترين رشد را در سراسر جهان داراست. در سال ۲۰۱۲ ، ظرفیت جهانی نيروی باد، با بیش از ۱۵۰ هزار توربین در حال کار در ۹۰ کشور، ۱۹ درصد رشد داشت.

اکنون يک مطالعه جديد نشان می دهد که توربین های دریایی می توانند به لحاظ زیست محیطی مزيتی مضاعف در تضعیف قدرت توفان های دريايی داشته باشند.

مارک جاکوبسون، استاد رشته مهندسی و محقق دانشگاه استانفورد، در طول چند دهه کار در اين زمينه موفق به ساختن و تکميل یک مدل کامپیوتری پیچیده برای مطالعه آلودگی هوا، انرژی، آب و هوا و اوضاع جوی شده است. وی اخيرا از اين مدل برای يافتن پاسخ به پرسشی آزار دهنده استفاده کرد، که در مقابل صنعت نيروی تجدید پذیر قرار دارد. پرسش اين بود که، آيا آسیابهای بادی مستقر در آبهای ساحلی می تواند زور توفان ها دریایی را بگيرد؟

وی گفت، «اولين فکری که داشتم اين بود که شايد توربين ها زور توفان را به اندازه کافی بگيرند و به اين ترتيب توفان را تضعيف کنند، اما بدون استفاده از مدل کامپيوتری نمی توانستم اين فکر را ثابت کنم.»

جاکوبسون يکی از نويسندگان مطالعه ای درباره تغييرات جوی در وبسايت معتبر Nature Climate Change است. وی اعداد و آمارهای مربوط به سه تا از قويترين توفان هايی که در سال های اخير سواحل شرقی آمريکا (مجاور اقيانوس اطلس) و سواحل خليج مکزيک را در هم نورديدند در مدل کامپيوتری اش وارد کرد. مدل کامپيوتری جاکوبسون با قرينه سازی بر اساس پيشرفته ترين الگوريتم های رياضی پيش بينی کرد اگر مزارع بادی بزرگی حاوی ده ها هزار توربين بر سر راه اين توفان ها قرار داشتند چه اتفاقی می افتاد.

جاکوبسن درباره تحقيقاتش در اين باره گفت، «ما دریافتیم که اگر صف های منظمی از توربين های بزرگ در آبهای کم عمق بر سر راه آن توفان ها قرار داشتند، قدرت آنها را به ميزان زيادی می گرفت. ۷۹ درصد از زور توفان و ۵۰ درصد از سرعت باد کاسته می شد، و شايد حتی بیشتر.»

معلوم شد که بادها پس از طی اين فرآيند خفيف تر شده و جلوی آسيب های احتمالی به توربين ها را هم می گرفتند. جاکوبسون نظرش را اينگونه توضيح می دهد که، وقتی توفان نزديک می شود، پره های چرخنده توربين ها زور را از لبه توفان گرفته و از سرعت باد پشت سر آن می کاهد. این کاهش سرعت به نوبه خود ارتفاع موج را تقليل داده و سرعت بادی که آن امواج را به طرف ساحل می راند کم می کند.

جاکوبسن در اين باره گفت، «بنابراين وقتی که توفان به ساحل می رسد، به ميزان زيادی ضعيف شده است. توفان قدرتش را مديون مسافتی طولانی است که بادها بدون برخورد با مانع بر روی آب طی می کنند. بنابراين، افزايش قدرت توفان نيز به ميزان زيادی تقليل پيدا می کند. پس کارگذاشتن صف های طولانی و منظمی از توربين های بزرگ بر سر راه توفان دو مزيت دارد: کاهش باد و کاهش امواج توفان.

نويسنده ديگر اين مطالعه، کريستينا آرچر، استاد دانشگاه ايالتی دلاور، است. او می گويد امواج توفان منجر به جاری شدن سیل و مرگ و مير می شود. سدهای ديواری يا جزاير معمولا جلوی قدرت تخريبی امواج را می گيرند، اما اين تحقيق نشان می دهد که توربين ها هم می توانند در اين زمينه نقشی داشته باشند.

او گفت، «ما فکر کرديم می توان عملا بر باد، که نيروی پشت امواج توفان است، تاثير گذاشت. بنابراین با کاهش باد، شما در واقع امواج حاصل از توفان را به طور چشمگیری کاهش می دهيد.»

آرچر پيشنهاد می کند در آبهای کم عمق ساحلی مناطق توفان خيز مزارع بادی برپا شود تا به اين ترتيب بتوان از نيروی باد در مواقع عادی برق توليد کرد، که اين خود بر استفاده از سوخت فسيلی (نفت، ذغال سنگ، گاز) تاثير گذاشته و از محصولات جنبی آن نظير تولید گازهای گلخانه ای و آلودگی هوا نيز می کاهد. همانطوری که مدل شبیه سازی در اين مطالعه نشان می دهد مزارع بادی در ضمن می توانند به عنوان بيمه ای در برابر تخريب توفان ها عمل کنند.

وی می گويد، «اگر در اين مورد باهوشمندی و بطور محلی عمل شود، می توان منافع بسيار بسيار زيادی برد. به عنوان مثال، ما در مدل کامپيوتری مان، توفان کاترينا ... را در نظر گرفتيم، و توربين هايی در مسير آن قبل از اين که به نيواورلئان برسد قرار داديم. و به اين ترتيب با این اقدام - به صورت پياده کردن يک راه حل عملی در محل - از نيواورلئان محافظت کرديم. به اين ترتيب نشان داديم که اقدامات محلی منافع واقعی محلی دارد.»

توفان کاترينا در سال ۲۰۰۵ در ساحل خلیج مکزيک، با هزاران مرگ و میر، پرهزينه ترين بلای طبیعی در تاریخ ایالات متحده بود.

این مطالعه نشان می دهد در حالی که نصب حتی چند صد توربین بادی دریایی، چه رسد به ده ها هزار، در آمريکا با مقاومت سیاسی و اجتماعی روبروست، یک مزرعه باد، با تولید نيرو و کمک به کاهش آسیبهای توفان، در دراز مدت هزينه ساخت و نگهداری اش را تامين می کند.

آرچر معتقد است ايجاد همکاری در سطوح مختلف بين سیاست گذاران، مدیران و مسئولان امور اضطراری، و «صنعت باد» می تواند راهگشای رسيدن به استراتژی های جدیدی برای استفاده از نيروی ساحلی و حفاظتی باشد و در ضمن جان انسانها را نيز نجات دهد.