المختبر الوطني للصخور (NLR) يطور وحدة تحكم شحن مخصصة لمحولات طاقة الأمواج، محققاً أداءً أفضل بثمانية أضعاف

أخبار ar.wedoany.com، حقّق باحثو المختبر الوطني للصخور (National Laboratory of the Rockies، NLR) تقدماً حاسماً في تكنولوجيا تحلية مياه البحر بالطاقة الموجية، من خلال تطوير وحدة تحكم شحن مخصصة للجيل الثاني من محول طاقة الأمواج الهيدروليكي والكهربائي المعكوس (HERO WEC)، وأثبتت الاختبارات المعملية تفوق أدائها بشكل كبير على الجيل الأول.

منذ عام 2024، يواصل فريق NLR تحسين التصميم العام لـ HERO WEC. يهدف هذا المشروع، الذي يموله مكتب الطاقة الكهرومائية وطاقة المحيطات التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (U.S. Department of Energy’s Hydropower and Hydrokinetic Office، H2O)، إلى استخدام طاقة الأمواج لتحلية مياه البحر. يمكن للنموذج الأولي استخدام تكوين هيدروليكي أو كهربائي لضخ مياه البحر إلى نظام التناضح العكسي البري لإنتاج المياه العذبة. بدأ باحثو NLR أعمال تصميم HERO WEC في عام 2020، وبعد إجراء مئات الساعات من الاختبارات عبر ثلاثة مشاريع معملية وخمس عمليات تركيب بحرية، يعمل الفريق حالياً على إخراج النسخة الأولى (V1) من الخدمة، والبدء في تصميم النسخة الثانية (V2) بناءً على خبرات الاختبارات.

قام فريق البحث أولاً بتحسين نظام الونش والغلاف الخارجي لـ WEC، ويركز حالياً على تحسين وحدة تحكم الشحن. تُعد وحدة تحكم الشحن المكون الأساسي للتكوين الكهربائي للجهاز، وهي مسؤولة عن تنظيم الجهد والتيار المنقولين من محول طاقة الأمواج إلى مجموعة البطاريات. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في حماية صحة البطارية عن طريق منع الشحن الزائد. في البداية، استخدمت النسخة V1 وحدة تحكم شحن جاهزة موجهة لتقنيات الطاقة المتجددة المتغيرة الأخرى، لكن الاختبارات البحرية أظهرت أن هذه المكونات القياسية تواجه صعوبة في التعامل مع التقلبات غير المنتظمة لطاقة الأمواج. ولهذا، قرر الفريق تصميم وتصنيع وحدة تحكم شحن مخصصة لطاقة الأمواج.

طرح الفريق المفهوم الأولي لوحدة التحكم الجديدة في شتاء عام 2024، وأكمل الرسومات التصميمية، والإدخال في التصميم بمساعدة الحاسوب، وصنع المكونات المادية. تركزت اختبارات المكونات النموذجية حول سؤالين: هل الجهاز فعال، وكيف يقارن أداء تصميم V2 بتصميم V1.

استخدم فريق البحث أولاً معدات مكتبية للتحقق من الوظائف الأساسية للنظام وضبطها. بعد الانتهاء من الضبط، تم توصيل وحدة التحكم الجديدة بمولد HERO WEC وبطارية محاكاة، وتم استخدام نظام محاكاة معملي لمحاكاة البيئة البحرية لتقييم أدائها. وفرت مرحلة الاختبار هذه طريقة تحسين أكثر أماناً وأقل خطورة وأقل تكلفة. اكتملت الاختبارات حالياً، وأظهرت النتائج أن أداء وحدة تحكم الشحن V2 تجاوز التوقعات. فهي قادرة على التعامل مع حالات الطاقة غير المنتظمة، واستطاعت في الاختبارات المعملية التقاط طاقة تصل إلى ثمانية أضعاف ما تلتقطه وحدة التحكم الأصلية. وهذا يعني أن HERO WEC يمكنه توليد طاقة قابلة للاستخدام بشكل أكبر، وشحن مجموعة البطاريات باستمرار، وتزويد نظام التناضح العكسي بالطاقة بشكل موثوق، مما يؤدي إلى تحلية المزيد من مياه البحر.

لا تقتصر وحدة تحكم الشحن المخصصة هذه على كونها حلاً خاصاً بالمشروع فحسب، بل توفر أيضاً أساساً تقنياً قابلاً لإعادة الاستخدام لصناعة طاقة الأمواج. يمكن تطبيق وحدة تحكم الشحن المخصصة للأمواج من NLR على مجموعة واسعة من تقنيات WEC، ويمكن تعديل أجهزتها وبرمجياتها لتلبية متطلبات الطاقة والتشغيل للأجهزة المختلفة. من خلال توفير هذه البنية المثبتة، من المتوقع أن تقصر وحدة التحكم وقت تطوير تصاميم WEC الجديدة. يهتم فريق NLR بالتعاون مع مطوري التكنولوجيا لدمج هذه البنية المخصصة في المزيد من الأنظمة، من خلال مشروع "الخبرة والوصول لأبحاث واختبارات طاقة المحيطات" واتفاقيات التعاون البحثي الأخرى.

في الخطوة التالية، سيقوم الفريق بتقييم وحدة تحكم الشحن كجزء من اختبار على مستوى النظام على منصة الحركة واسعة النطاق في NLR. ستكون هذه هي المرة الأولى التي يختبر فيها الفريق استجابة النظام الكهربائي الجديد (المولد، ووحدة تحكم الشحن، والبطارية) لظروف الأمواج المحاكاة. ستساعد الاختبارات على مستوى النظام أيضاً الفريق في تحديد التعديلات النهائية المطلوبة قبل إجراء الاختبارات البحرية للنظام الكهربائي، لزيادة موثوقية وحدة تحكم الشحن. يهدف مشروع HERO WEC بأكمله إلى تحسين الوصول إلى البيانات والمكونات ونتائج الأبحاث، لدفع عجلة تطوير تكنولوجيا طاقة الأمواج.