شارك يفغيني سولومين، أستاذ قسم «محطات توليد الطاقة والشبكات وأنظمة إمداد الطاقة» في معهد البوليتكنيك التابع لجامعة جنوب الأورال الحكومية، في تأليف دراسة مراجعة صينية حول طاقة الرياح البحرية، نُشرت في المجلة العلمية المرموقة "إنرجيز/ Energies " الصادرة عن معهد MDPI.
اقترح الفريق العلمي الدولي استخدام الذكاء الاصطناعي لحساب طوبولوجيا (تكوين وترتيب) عقد نظام طاقة الرياح.
تُعدّ طاقة الرياح البحرية حاليًا مجالًا واعدًا وصديقًا للبيئة. ومع ذلك، تواجه هذه الطاقة تحدياتها الخاصة: عدم استقرار الجهد وانقطاع الكابلات بسبب السفن.
«يقول البروفيسور يفغيني سولومين: يُعدّ تطوير تقنيات طاقة الرياح البحرية ذا أهمية كبيرة لروسيا في السنوات الخمس إلى العشر القادمة. ويشمل ذلك العقود المحلية والدولية، نظرًا لأن شركة روساتوم تُنشئ مزارع رياح في قيرغيزستان وميانمار والعديد من الدول الأخرى».
تُظهر مراجعة وتحليل الأدبيات أن التيار المتردد بجهد 35 كيلو فولت هو الطريقة الأكثر شيوعًا حاليًا لنقل الطاقة من «المزارع» البحرية إلى محطات الطاقة. هذه الطريقة موثوقة، لكنها مكلفة وغير فعالة. ويستشهد المؤلفون بمثال يوضح كيف أن التحول إلى التيار المتردد بجهد 66 كيلو فولت يسمح باستخدام مواد أقل تكلفة، وعدد أقل من المحطات الفرعية، وزيادة إنتاج الطاقة، مما يوفر في النهاية مئات الملايين من اليوانات لمزرعة بقدرة 800 ميجاوات تقع على بُعد 90 كيلومترًا. ومع ذلك، تُظهر الحسابات أن زيادة الجهد ستؤدي مرة أخرى إلى انخفاض الكفاءة، خاصةً فوق 100 كيلو فولت بنفس المعايير. من ناحية أخرى، سيسمح التحول من التيار المتردد إلى التيار المستمر بجهد أعلى وتوفير أكبر.
إن تحسين اختيار عوامل مثل مستوى الجهد، والتيار المتردد أو المستمر، والمسافة إلى الشاطئ، وتصميم الكابلات (الذي يُمثل «النظام الدوري» لمزرعة الرياح) لتقليل الخسائر، يعود في النهاية إلى مشاكل التوافقيات، والتي يُشارك الذكاء الاصطناعي في حلها بطبيعة الحال.
الاستنتاج الرئيسي الذي توصل إليه العلماء - هو إمكانية توسيع نطاق أنظمة طاقة الرياح البحرية، مما يعني إمكانية إنشاء مزارع رياح بحرية عملاقة تُولّد كميات كبيرة من الكهرباء. وبطبيعة الحال، من المرجح استخدام التيار المستمر (DC) لنقل الطاقة. إلا أن الجمع بين التيار المتردد والتيار المستمر في مراحل مختلفة، وتكوين الكابلات، وتحديد المواقع المثلى لتوربينات الرياح، ليس كافيًا للحسابات البشرية، ولكنه ضمن قدرات الشبكات العصبية المُدرّبة خصيصًا.
ما هي آفاق استخدام طاقة الرياح البحرية محليًا؟ اتضح أنها ضرورية ليس فقط لتوليد الكهرباء «الخضراء»، بل أيضًا لضمان سلامة محطات الطاقة النووية.
«أوضح البروفيسور يفغيني سولومين: في روسيا، تُعد شركة روساتوم الحكومية الرائدة في تطوير طاقة الرياح، حيث تمتلك أكثر من 2 جيجاواط من مزارع الرياح، وتقع بشكل رئيسي في المناطق الجنوبية من البلاد - إقليم كراسنودار وشبه جزيرة القرم. وأضاف: لا توجد حاليًا مزارع رياح بحرية في روسيا، لكن روساتوم تُعدّ برنامجًا طويل الأمد لبناء محطات طاقة نووية جديدة. يجب أن تحتوي هذه المحطات، وفقًا للمتطلبات، على مصدر طاقة احتياطي طويل الأمد للحفاظ على تسخين الأقطاب الكهربائية، وهو بالضبط ما تُعدّ مزارع الرياح مثالية له».
أثبتت مزارع الرياح البحرية أنها أكثر كفاءة من تلك الموجودة على اليابسة.
«يقول البروفيسور يفغيني سولومين: تُظهر التجربة أن مزارع الرياح البحرية تُولّد طاقةً أكبر بنسبة 15-20% من مزارع الرياح البرية، وذلك بفضل غياب العوائق وانخفاض احتكاك الرياح بسطح الماء. علاوةً على ذلك، تتطلب أي محطة طاقة نووية تبريدًا، وهو ما يُمكن تنفيذه بفعالية بالقرب من المياه البحرية. لذلك، يُعدّ إنشاء محطات طاقة نووية على اليابسة مع تبريد محلي وطاقة احتياطية من مزارع الرياح البحرية مشروعًا جذابًا وواعدًا للغاية».
سيُسرّع نشر مزارع الرياح في المحيطين الهادئ والقطب الشمالي من تنمية أقصى شمال روسيا. ومع ذلك، فقد أظهرت تنمية القطب الشمالي أن توليد الكهرباء في هذه الظروف ليس صعبًا فحسب، بل مُستحيل في بعض الأماكن نظرًا لصعوبة نقل الوقود. والحل الوحيد لتوليد الكهرباء في هذه الظروف هو مزارع الرياح، التي يُمكن بناؤها على الساحل، بما في ذلك لخدمة الملاحة على طول طريق البحر الشمالي.