ابداع فناوری جدیدی برای دگرگونی توربین‌های بادی

محققان آزمایشگاه ملی سندیا (Sandia) نوع جدیدی از تماس الکتریکی چرخشی را توسعه داده‌اند. این فناوری که “توئیست‌اکت” (Twistact) نام دارد، نیاز به آهنربا‌های گران قیمت کمیاب در توربین‌های بادی بزرگ را از بین می‌برد. سندیا اکنون آماده همکاری با صنعت انرژی برای توسعه نسل بعدی توربین‌های بادی است.

فناوری توئیست‌اکت یک رویکرد جدید برای انتقال جریان الکتریکی بین یک قاب ثابت و چرخان یا بین دو مجموعه دوار با سرعت‌ها یا جهت‌های چرخشی متفاوت است. این روش برای استفاده در توربین‌های بادی ایده‌آل است.

به گفته “جف کوپلو”، دانشمند و مهندس پژوهشی آزمایشگاه ملی سندیا، دانشمندان این مرکز در ابتدا شروع به پرسیدن سوالات دشوار از خود کردند. وی می‌گوید: ما می‌دانستیم که اگر بتوانیم راهی برای دور زدن طول عمر محدود کنتاکت‌های الکتریکی چرخشی معمولی پیدا کنیم، شرایط را به کلی تغییر می‌دهد. زمان زیادی را صرف بررسی این موضوع کردیم که آیا راه قابل قبول دیگری برای توسعه معماری تماس الکتریکی چرخشی وجود دارد یا خیر.

فناوری توئیست‌اکت چیزی است که پژوهشگران به آن دست یافته‌اند و یک دستگاه برای انتقال جریان الکتریکی با مقاومت بسیار کم است. این فناوری موجب بهبود پایداری و کاهش نیاز به تعمیر و نگه‌داری و همچنین کاهش هزینه‌ها می‌شود.

مزایای فناوری توئیست‌اکت (Twistact)

یکی از جذاب‌ترین جنبه‌های این فناوری، استفاده از آن در توربین‌های بادی عمودی است که معمولا استفاده می‌شود. ابزار‌های جدیدی در انبار تجهیزات این توربین‌ها وجود دارد و جایگزینی موتور‌ها و ژنراتور‌های بُرِس یا حلقه کشویی می‌تواند بازی را تغییر دهد.

یکی از مزایای اصلی توئیست‌اکت، حذف کامل آهنربا‌های کمیاب است. این مواد دارای زنجیره تأمین آسیب‌پذیر هستند و هزینه‌های اولیه قابل توجهی دارند.

نمونه‌ای از مشکلات زنجیره تامین این مواد در سال ۲۰۱۱ رخ داد، زمانی که قیمت نئودیمیم و دیسپروزیم، دو عنصر خاکی کمیاب که در ساخت چنین آهنربا‌هایی استفاده می‌شوند، به دلیل یک بحران بزرگ در عملکرد زنجیره تامین به شدت افزایش یافت. چنین رویدادی می‌تواند استفاده از توربین‌های بادی بزرگ را به طور کامل لغو کند.

این در حالی است که با توئیست‌اکت، هیچ هزینه نگه‌داری یا جایگزینی که در سیستم‌های امروزی برای تولید انرژی بادی استفاده می‌شود، وجود ندارد. فناوری توئیست‌اکت به دو مسئله بزرگ تخریبی می‌پردازد که در مجموعه‌های نیازمند به تعمیر و نگه‌داری، تماس لغزشی و قوس الکتریکی رایج است. این عوامل باعث کاهش عملکرد کنتاکت‌های الکتریکی چرخشی سنتی می‌شوند و منجر به چرخه عمر کوتاه‌تر و هزینه‌های نگه‌داری و تعویض بالا می‌شوند.

فناوری توئیست‌اکت در آزمایشگاه مورد آزمایش قرار گرفته و ثابت کرده است که در یک توربین چند مگاواتی قادر به ۳۰ سال کارکرد و ارائه کامل خدمات بدون نیاز به تعویض یا تعمیر است.

سندیا در حال کار بر روی فرصت‌هایی است که ممکن است با تولید کنندگان ژنراتور و سایر شرکت‌ها و سازمان‌ها در صنعت انرژی‌های تجدید پذیر داشته باشد. گروه‌های پژوهش و توسعه (R&D) تحت هدایت آزمایشگاه سندیا در حال تماس با شرکای بالقوه هستند. آن‌ها در حال کار برای دریافت کمک در انتقال فناوری توئیست‌اکت به نسل بعدی توربین‌های بادی مستقیم هستند.

علاوه بر این، سندیا آماده مشارکت در توسعه فناوری توئیست‌اکت برای کاربرد‌هایی مانند خودرو‌های الکتریکی و ژنراتور‌های القایی است.