الإلهام من الطبيعة: عنفات الرﻳﺎﺡ أكثر كفاءة

الإلهام من الحشرات، ﻳﻤﻜﻦ ﺃﻥ ﺗﻮﻟﺪ ريش عنفات ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ المرنة ﻃﺎﻗﺔ ﺃﻛﺜﺮ ﻓﻲ نطاق أوسع من ﻇﺮﻭﻑ الرياح.

ﺗُﻨﺘﺞ عنفات ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ 4٪ ﻣﻦ طاقة العالم، ﻟﻜﻨﻬﺎ ﺗﻌﻤﻞ جيدا ﻋﻨﺪﻣﺎ ﺗﻬﺐ ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ على النحو ﺍﻟﻤﻨﺎﺳﺐ فقط.

استوحى ﺍﻟﻌﻠﻤﺎﺀ ﻣﻦ ﺃﺟﻨﺤﺔ ﺍﻟﺤﺸﺮﺍﺕ ﺍﻟﻤﺮﻧﺔ ﻃﺮﻳﻘﺔ ﻟﺠﻌﻞ ﺷﻔﺮﺍﺕ عنفات ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ ﺃﻛﺜﺮ ﻛﻔﺎﺀﺓ ﻓﻲ ﺇﻧﺘﺎﺝ ﺍﻟﻄﺎﻗﺔ ﺑﻨﺴﺒﺔ 35 ٪! ﻭﺇﺫﺍ سوّق ﺫﻟﻚ ﺗﺠﺎﺭﻳﺎً، فحينئذ ﻳﻤﻜﻦ لهذه ﺍﻟﺘقنية ﺍﻟﺨﻀﺮﺍﺀ أن تكون ﺑﺪﻳﻼً أكثر ديمومة ﻟﻠﻮﻗﻮﺩ ﺍﻷﺣﻔﻮﺭﻱ ﻓﻲ ﺍﻟﺴﻨﻮﺍﺕ ﺍﻟﻘﺎﺩﻣﺔ.

ﻗﺎﻝ ﺃﺳﻔﺎﻭ ﺑﻴﻴﻦ Asfaw Beyene، ﺃﺳﺘﺎﺫ ﺍﻟﻬﻨﺪﺳﺔ ﻓﻲ ﺟﺎﻣﻌﺔ ﺳﺎﻥ ﺩﻳﻴﻐﻮ الحكومية ﻓﻲ ﻭﻻﻳﺔ ﻛﺎﻟﻴﻔﻮﺭﻧﻴﺎ، وهو ﻟﻢ ﻳﺸﺎﺭﻙ ﻓﻲ ﺍﻟﻌﻤﻞ: "ﺇنّ ﺯﻳﺎﺩﺓ ﻛﻔﺎﺀﺓ عنفات ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ ﻟﻴﺴﺖ ﻣﺴﺄﻟﺔ ﺑﺴﻴﻄﺔ ﺗﺘﻤﺜﻞ ﻓﻲ الحصول على أكبر عدد ممكن من الدورات. ﻓﺒﺎﻹﺿﺎﻓﺔ ﺇﻟﻰ ﺃﻧﻬﺎ ﺗﺼﺒﺢ ﺃﻛﺜﺮ ﻋﺮﺿﺔ ﻟﻔﺸﻞ ﻛﺎﺭﺛﻲ، ﺗﺼﺒﺢ العنفات ﺃﻳﻀﺎً ﺃﻗﻞ ﻛﻔﺎﺀﺓ ﻋﻨﺪ ﺍﻟﺴﺮﻋﺎﺕ ﺍﻟﻌﺎﻟﻴﺔ ﻷﻧﻬﺎ حينئذ أشبه بالجدار ﻣﻦ المروحة، مما يمنع ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ ﻣﻦ ﺍﻟﺘﺪﻓﻖ ﻋﺒﺮ ﺍﻟﺸﻔﺮﺍﺕ ﺍﻟﺘﻲ ﺗﺪﻭﺭ ﺑﺴﺮﻋﺔ".

يقول ﻣﺆﻟﻒ ﺍﻟﺪﺭﺍﺳﺔ ﻓﻨﺴﻨﺖ ﻛﻮﺟﻨﺖ Vincent Cognet، ﻭﻫﻮ ﻓﻴﺰﻳﺎﺋﻲ ﻣﻦ ﺟﺎﻣﻌﺔ ﺍﻟﺴﻮﺭﺑﻮن في ﺑﺎﺭﻳﺲ: "تأتي كمية ﺍﻟﻄﺎﻗﺔ الأمثل ﻣﻦ ﻣﻌﺪﻻﺕ ﺪﻭﺭﺍﻥ ﻤﺘﻮﺳﻄﺔ".
 

ﻭﻣﻦ ﺃﺟﻞ ﺇﻧﺘﺎﺝ ﺃﻛﺜﺮ ﻛﻔﺎﺀﺓ للطاقة، ﻳﺠﺐ ﺃﻥ ﺗﻀﺮﺏ ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ ﺍﻟﺸﻔﺮﺍﺕ ﺑـِ "ﺯﺍﻭﻳﺔ ميل" ﻣﻨﺎﺳﺒﺔ لتطبيق الكمية الصحيحة ﻣﻦ ﻋﺰﻡ ﺍﻟﺪﻭﺭﺍﻥ ﻋﻠﻰ ﺍﻟﻤﻮﻟّﺪ. ﻻ ﺗﻮﺍﺟﻪ ﺃﺟﻨﺤﺔ ﺍﻟﺤﺸﺮﺍﺕ ﻫﺬﻩ ﺍﻟﻤﺸﻜﻠﺔ بسبب مرونتها، إذ ﺗﺴﺘﻄﻴﻊ ﺃﺟﻨﺤﺔ ﺍﻟﻨﺤﻞ ﻭﺍﻟﻴﻌﺎﺳﻴﺐ ﺗﻮﺟﻴﻪ ﺍﻟﺤﻤﻞ ﺍﻹﻳﺮﻭﺩﻳﻨﺎميكي ﻓﻲ ﺍﺗﺠﺎﻩ ﻃﻴﺮﺍﻧﻬﺎ، ﻣﻤﺎ ﻳﺰﻳﺪ ﺍﻟﻘﻮﺓ. ﻭﻳﻤﻜﻦ ﻷﺟﻨﺤﺔ ﺍﻟﺤﺸﺮﺍﺕ ﺑﺴﺒﺐ ﺍﻧﺤﻨﺎﺋﻬﺎ ﺍﻟﻄﺒﻴﻌﻲ ﻓﻲ وجه ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ، ﺃﻥ ﺗﻘﻠﻞ الاحتكاك معها لتجنب ﺍﻟﻀﺮﺭ.

ﻭﻟﻤﻌﺮﻓﺔ ﻣﺎ ﺇﺫﺍ ﻛﺎن من شأن ﻫﺬﻩ ﺍﻟﻤﺮﻭﻧﺔ تحسين ﻛﻔﺎﺀﺓ عنفات ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ، بنى ﻛﻮﺟﻨﺖ ﻭﻓﺮﻳﻘﻪ ﻧﻤﺎﺫﺝ لعنفات ﺻﻐﻴﺮﺓ ﺍﻟﺤﺠﻢ ﺑﺜﻼﺛﺔ ﺃﺷﻜﺎﻝ ﻣﺨﺘﻠﻔﺔ ﻣﻦ ﺍﻟﻤﺮﺍﻭﺡ. ﻛﺎﻥ الأول صلبا ﺗﻤﺎﻣﺎً، ﻭأما ﺍﻟﺜﺎﻧﻲ فمرنا ﺇﻟﻰ ﺣﺪ ﻣﺎ، ﻭﺍﻷﺧﻴﺮ ﻣﺮﻧﺎً ﺟﺪﺍً. ﻭﻟﺠﻤﻴﻊ العنفات ﺍﻟﺜﻼﺛﺔ ﻣﺮﺍﻭﺡ ﺛﻼﺙ، ﺻُﻨﻌﺖ ﺍﻟﻤﺮﺍﻭﺡ ﺍﻟﻤﺮﻧﺔ ﻣﻦ ﻣﺎﺩﺓ ﻟﻴﻨﺔ ﺗﺴﻤﻰ ﺗﺮﻳﻔﺜﺎﻻﺕ البولي أﺛﻴﻠﻴﻦ، ﻓﻲ ﺣﻴﻦ ﺻُﻨﻌﺖ ﺍﻟﻤﺮﺍﻭﺡ الصلبة ﻣﻦ ﺭﺍﺗﻨﺞ ﺍﺻﻄﻨﺎﻋﻲ ﻗﺎﺱِ.

ﻭﻭﻓﻘﺎً ﻟﻠﺘﻘﺮﻳﺮ ﺍﻟﺼﺎﺩﺭ ﻋﻦ ﺍﻟﻔﺮﻳﻖ ﻭﺍﻟﻤﻨﺸﻮﺭ ﻓﻲ ﻣﺠﻠﺔ ﻭﻗﺎﺋﻊ ﺍﻟﻤﺠﺘﻤﻊ ﺍﻟﻤﻠﻜﻲ ﺿﻤﻦ ﺍﻟﺴﻠﺴﻠﺔ ﺍﻷﻭﻟﻰ ﺍﻟﻤﺨﺘﺼﺔ ﻓﻲ ﺍﻷﺑﺤﺎﺙ ﺍﻟﻤﺮﺗﺒﻄﺔ ﺑﺎﻟﻌﻠﻮﻡ ﺍﻟﺮﻳﺎﺿﻴﺔ ﻭﺍﻟﻔﻴﺰﻳﺎﺋﻴﺔ Proceedings of the Royal Society A: Mathematical and Physical :Sciences ﻓﻲ ﺍﺧﺘﺒﺎﺭﺍﺕ ﺍﻟﻨﻔﻖ ﺍﻟﻬﻮﺍﺋﻲ، ﻛﺎﻧﺖ ﺍﻟﺸﻔﺮﺍﺕ ﺍﻷﻛﺜﺮ ﻣﺮﻭﻧﺔ ﺭﺧﻮﺓ ﺟﺪﺍً، ﻭﻓﺸﻠﺖ ﻓﻲ ﺇﻧﺘﺎﺝ ﻣﻘﺪﺍﺭ ﻣﻦ ﺍﻟﻄﺎﻗﺔ ﻣﻤﺎﺛﻞ ﻟﻠﻨﻤﻮﺫﺟﻴﻦ ﺍﻵﺧﺮﻳﻦ ﺍﻷﻛﺜﺮ ﺻﻼﺑﺔ. ﻭﺗﻔﻮﻗﺖ ﺍﻟﺸﻔﺮﺍﺕ ﻣﻌﺘﺪﻟﺔ ﺍﻟﻤﺮﻭﻧﺔ ﻋﻠﻰ الصلبة، ﻣﻨﺘﺠﺔ ﻃﺎﻗﺔ ﺃﻛﺜﺮ ﺑﻨﺴﺒﺔ ﺗﺼﻞ ﺇﻟﻰ 35٪ ﻭﻛﺎﻧﺖ ﻫﺬﻩ ﺍﻟﺸﻔﺮﺍﺕ ﺃﻛﺜﺮ ﻛﻔﺎﺀﺓ ﻓﻲ ﻇﺮﻭﻑ ﻣﺨﺘﻠفة للرياح.

ﻭﺃﻇﻬﺮﺕ ﺍﻻﺧﺘﺒﺎﺭﺍﺕ ﺃﻳﻀﺎً ﺃﻥّ ﺍﻟﺘّﺤﺴﻦ ﺟﺎﺀ ﻣﻦ ﺍﻟﺘﻐﻴﺮﺍﺕ ﻓﻲ ﺯﺍﻭﻳﺔ الميل: ﻋﻨﺪ ﺣﺮﻛﺔ ﺷﻔﺮﺍﺕ العنفات ﺫﻫﺎﺑﺎً ﻭﺇﻳﺎﺑﺎً، ﺑﺴﺒﺐ ﺿﻐﻂ ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ ﻭﺗﺄﺛﻴﺮ ﺍﻟﻄﺮﺩ ﺍﻟﻤﺮﻛﺰﻱ ﻋﻠﻰ ﺍﻟﺘﻮﺍﻟﻲ، ﺗﺘﻐﻴﺮ ﺯﺍﻭﻳﺔ الميل ﻗﻠﻴﻼً. ﻭﺗﻜﻮﻥ ﺯﻭﺍﻳﺎ الميل الأكبر (ﺍﻟﻤﻨﻔﺮﺟﺔ) ﺃﻛﺜﺮ ﻛﻔﺎﺀﺓ ﻋﻨﺪ ﺳﺮﻋﺎﺕ ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ ﺍﻷﻗﻞ، ﻓﻲ ﺣﻴﻦ ﺗﻜﻮﻥ ﺯﻭﺍﻳﺎ الميل ﺍﻷﻗﻞ ‏(ﺍﻟﺤﺎﺩﺓ) ﺃﻓﻀﻞ ﻋﻨﺪ ﺳﺮﻋﺔ ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ الأعلى. 

ﻭﻓﻲ ﺍﻟﻮﺍﻗﻊ، تؤدﻱ ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ ﺍﻷﺳﺮﻉ ﺇﻟﻰ ﻣﻌﺪﻝ ﺩﻭﺭﺍﻥ ﺃﻋﻠﻰ، ﻣﻤﺎ ﻳﺆﺩﻱ ﺇﻟﻰ ﺍﻧﺤﻨﺎﺀ ﺍﻟﻤﺮﻭﺣﺔ للأمام ﻭﺗﻘﻠﻴﻞ ﺯاﻭﻳﺔ الميل ﻗﻠﻴﻼً -ﻣﻤﺎ ﻳﺴﺎﻋﺪ على ﺗﻮﻟﻴﺪ ﺍﻟﻤﺰﻳﺪ ﻣﻦ ﺍﻟﻄﺎﻗﺔ . ﻗﺎﻝ ﻛﻮﺟﻨﺖ : "ﺇﻥّ ﺍﻟﺘﺤﺪﻱ ﺍﻟﻘﺎﺩﻡ، ﻫﻮ ﺍﻹﺭﺗﻘﺎﺀ ﺑﻬﺬﻩ ﺍﻟﺘقنية ﻭﺑﻨﺎﺀ عنفات ﺑﺎﻟﺤﺠﻢ ﺍﻟﻜﺎﻣل، ﻋﻠﻴﻨﺎ ﺃﻥ ﻧﺠﺪ ﺍﻟﻤﻮﺍﺩ، ﺍﻟﺘﻲ ﺗﺘﺴﻢ ﺑﺎﻟﻤﺮﻭﻧﺔ المناسبة".

وقد ﺃﺷﺎﺭ ﺑﻴﻴﻦ إلى أنّ ﺍﻟﺠﺎﻧﺐ ﺍﻟﻬﻨﺪﺳﻲ ﻳﺴﺘﻐﺮﻕ ﻭﻗﺘﺎً، بيد أنّ ﺗﺠﺎﺭﺑﻪ ﺍﻟﺨﺎﺻﺔ ﻋﻠﻰ ﺸﻔﺮﺍﺕ متحولة تشير ﺇﻟﻰ ﺃﻥّ ﺍﻟﺰﻳﺎﺩﺓ ﻓﻲ ﺍﻟﻄﺎﻗﺔ ﺑﻨﺴﺒﺔ %35 ﺍﻟﺘﻲ ﺃُﺛﺒﺘﺖ ﻓﻲ ﺍﻟﺪﺭﺍﺳﺔ ﺍﻟﺠﺪﻳﺪﺓ ﺗُﺒﺸّﺮ ﺑﺄﻣﻞ ﻣﻨﻄﻘﻲ، ﻭﺳﺘﻜﻮﻥ ﺑﻤﺜﺎﺑﺔ ﻫﺒﺔ ﻛﺒﻴﺮﺓ ﻟﻤﺴﺘﻘﺒﻞ ﻃﺎﻗﺔ ﻣﺘﺠﺪﺩﺓ بالكامل. ﻭﻳﺨﻄﻂ ﺍﻟﻔﺮﻳﻖ ﺑﺎﻟﻔﻌﻞ ﻟﺒﻨﺎﺀ ﻧﻤﺎﺫﺝ ﺃﻛﺒﺮ ﺗﻌﻤﻞ ﺑﺎﺳﺘﺨﺪﺍﻡ ﻧﻔﺲ ﺍﻟﻤﺒﺎﺩﺉ. 

ﻗﺎﻝ ﺑﻴﻴﻦ: "ﺇﻥّ ﻣﻴﻜﺎﻧﻴﻜﺎ ﺍﻟﻤﻮﺍﺋﻊ ﻭﺍﻟﻔﻴﺰﻳﺎﺀ ﺗﺠﻌﻞ ﺍﻷﻣﺮ ﻣﻨﻄﻘﻴﺎً، ﻻ ﻳﻮﺟﺪ ﺳﺒﺐ يحول دون ﺻﻨﻊ ﺷﻔﺮﺍﺕ ﻣﺘﺤﻮﻟﺔ ﻣﻦ ﺷﺄﻧﻬﺎ ﺃﻥ ﺗﺘﻜﻴﻒ ﻣﻊ ﻇﺮﻭﻑ ﺍﻟﺮﻳﺎﺡ ﺍﻟﻤﺨﺘﻠﻔﺔ".

المصدر