أخبار ar.wedoany.com، اكتشف باحثون في المعهد النرويجي للبحوث العلمية والتقنية (SINTEF) أن نماذج الرياح المبسّطة المستخدمة حالياً في قطاع الشحن تؤدي إلى عدم دقة كبيرة في بيانات توفير الوقود الناتجة عن أنظمة الدفع بمساعدة الأشرعة، مما دفعهم إلى إطلاق مشروع reSail لتطوير حلول محسّنة تستند إلى الظروف البحرية الواقعية. تنتج السفن الكبيرة وناقلات البضائع السائبة وناقلات النفط حوالي 90% من انبعاثات الكربون في القطاع البحري، بينما لا تزال بدائل الانبعاثات الصفرية مثل الهيدروجين أو الأمونيا أو الكهربة الكاملة بحاجة إلى عدة سنوات للوصول إلى النطاق التجاري. في مواجهة اللوائح المناخية المتزايدة الصرامة، بدأ مالكو السفن في التوجه نحو الدفع بالرياح، وهو أقدم وسائل الدفع. يقوم الأسطول التجاري الحديث بنشر هياكل ديناميكية هوائية شاهقة تُعرف بأنظمة الدفع بمساعدة الرياح (WAPS)، والتي تشمل أشرعة دوارة أسطوانية تستفيد من تأثير ماغنوس، وأشرعة عمودية، وأشرعة شفط متطورة تستخدم مراوح داخلية لسحب الهواء عبر السطح.

يشهد عدد السفن المزودة بهذه الأشرعة الحديثة نمواً سريعاً. ففي عام 2020، كان هناك 9 سفن رئيسية فقط تستخدمها، بينما ارتفع العدد اليوم إلى 64 سفينة، بالإضافة إلى عشرات السفن الأخرى التي تخضع حالياً للتعديل. لكن النتائج الفعلية تثير الحيرة: فمن الناحية النظرية، كان من المفترض أن تحقق تخفيضاً كبيراً في تكاليف الوقود، لكن الواقع يظهر تقلباً حاداً في توفير الوقود يتراوح بين 2% و25%، مما يجعل النتائج غير مستقرة للغاية. لاستقصاء الأسباب، أطلق باحثو SINTEF مشروع reSail. تشير نتائجهم إلى أن قطاع الشحن يعتمد على نماذج رياح مبسّطة بشكل مفرط، تفشل في التقاط الظروف البحرية الحقيقية. يقول يانيك جوس، الباحث في SINTEF: "لقد نظرنا إلى ظروف الرياح بشكل أكثر واقعية، ووجدنا أنها تنحرف بشكل كبير عن نظريات الرياح. إذا تم استخدام ملفات الرياح القياسية فقط، كما هو شائع اليوم، فإن القياسات ستكون غير دقيقة. الافتراضات والمحاكاة المبسّطة غير كافية لأنها لا تأخذ في الاعتبار تعقيد الرياح وتغيراتها."

وفقاً لجوس، قائد المشروع، فإن الاعتماد على هذه المحاكاة المبسّطة بشكل مفرط يؤدي إلى بيانات غير دقيقة. لتحقيق أقصى قدر من خفض الانبعاثات، هناك حاجة إلى معرفة دقيقة قائمة على الواقع لسلوك الرياح وتوزيع الأشرعة، بالإضافة إلى التعديل التلقائي لتحسين أداء السفينة بشكل شامل. يكمن التعقيد الرئيسي في الهيكل نفسه: فعندما يتم تثبيت شراع صلب يبلغ ارتفاعه 22 متراً على هيكل سفينة معدني ضخم، تقوم السفينة بتغيير البيئة المحيطة، حيث تقوم بثني الهواء وحجبه وتقليبه قبل وصوله إلى الشراع، مما يخلق تيارات هوائية دقيقة معقدة. لرسم خريطة لهذه الفوضى غير المرئية، قام فريق reSail بتجهيز سفينة المواد الكيميائية Bow Olympus التي تديرها شركة Odfjell بنظام ليدار عالي التردد (LiDAR، كشف الضوء وتحديد المدى)، ونجح في تتبع سرعة واتجاه الرياح بدقة عالية بالنسبة للسفينة المتحركة. أطلق الباحثون أشعة ليزر نحو الغلاف الجوي واستخدموا تأثير دوبلر لتتبع التغيرات في الضوء بعد انعكاسه من جزيئات الغبار في الهواء.

ستنقل البيانات التي تم جمعها من Bow Olympus البحث إلى مرحلة التحسين في المختبر، مع التركيز على ثلاثة مجالات. يهدف الفريق إلى تحديد النقطة المثلى ديناميكياً هوائياً لتوزيع الأشرعة باستخدام نفق الرياح في الجامعة النرويجية للعلوم والتكنولوجيا (NTNU)، وتطوير نظام تنبؤي لضبط الأشرعة تلقائياً قبل وصول هبات الرياح، ودمج توقعات الرياح في الوقت الفعلي في أجهزة الملاحة، وذلك لتحسين أداء السفينة بشكل شامل. يضيف جوس: "هدفنا هو جعل الأشرعة الحديثة أكثر جاذبية للسفن، وبالتالي المساهمة في التخفيضات الضرورية للانبعاثات في قطاع الشحن البحري." تتطلب لوائح مثل FuelEU Maritime خفض انبعاثات الشحن بنسبة 80% بحلول عام 2050. إذا نجح مشروع reSail في تضييق الفجوة بين النظرية والواقع، فقد يدفع توفير الوقود بشكل ثابت إلى ما يتجاوز عتبة 25%.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com