المحامل خلف الشفرات: نظرة ثاقبة للسوق

وفي توربينة الرياح متوسطة الحجم، يعمل نحو 8000 جزء في تناغم لتحويل الطاقة الحركية للرياح إلى ما نسعى إليه، وهو الطاقة الكهربائية النظيفة. تشتمل هذه الأجزاء أيضًا على بضع عشرات من المحامل، مما يجعل هذا التحويل سلسًا وفعالًا وموثوقًا. تعتمد العروق الثلاثة لتوربينات الرياح - العمود الرئيسي وعلبة التروس والمولد - على المحامل لتوزيع الأحمال بالتساوي، مما يقلل الاحتكاك والتآكل الضروري للدوران السلس لشفرات التوربينات ويضمن إنتاج الطاقة الأمثل. ومن ثم فمن الآمن أن نفترض أن سوق محامل طاقة الرياح سوف يتسلق السلم بالتوازي مع ارتفاع قدرة طاقة الرياح في جميع أنحاء العالم.

تحسين الإخراج: من الشفرات إلى علبة التروس

المحامل عبارة عن مكونات ميكانيكية تستخدم لتقليل الاحتكاك بين الأجزاء المتحركة من خلال السماح لسطحين بالتدحرج فوق بعضهما البعض بدلاً من الانزلاق. في توربينات الرياح، تسهل المحامل الدوران السلس للشفرات وأنظمة الانعراج وعلب التروس. تعد علب التروس، التي تترجم العمود الرئيسي منخفض السرعة إلى عمود المولد عالي السرعة، التطبيق الأكثر استخدامًا للمحامل التي تشكل حوالي 56% من إجمالي سوق محامل طاقة الرياح. يعد العمود الرئيسي الذي يربط شفرات التوربينات بعلبة التروس تطبيقًا مهمًا آخر، يليه المولدات الكهربائية التي تحول الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء. وتشكل التطبيقات الأخرى، مثل Yaw وPitch، جزءًا صغيرًا من السوق.

بالنظر إلى ظروف العمل القاسية، مثل اختلاف سرعات الرياح، وتقلبات درجات الحرارة، والأحمال العالية، تستثمر الصناعة الكثير من الموارد لضمان أن المحامل الموثوقة للغاية فقط هي التي تجد مكانها في توربينات الرياح. في سبتمبر 2024، أعلن مركز ليندو لمصادر الطاقة المتجددة البحرية (LORC) عن وضع الأساس لمنشأة اختبار المحامل الرئيسية الجديدة (في ميناء أودنس، الدنمارك) ويقال إن المنشأة ستبدأ تشغيلها بحلول عام 2025. إجمالي الاستثمار المطلوب للمنشأة هو حوالي 43 مليون دولار أمريكي، منها حوالي 10 ملايين دولار أمريكي مقدمة من برنامج GreenLab التابع للحكومة الدنماركية. ستسمح المنشأة للمصنعين باختبار محامل العمود الرئيسي المستخدمة في توربينات الرياح بقدرة 25 ميجاوات بشكل منفصل وليس كجزء من مجموعة نقل الحركة الكاملة.

ما نوع المحامل المستخدمة؟

المحامل الأسطوانية ومحامل الدوران هي المحامل الأساسية المستخدمة في توربينات الرياح. المحمل الأسطواني هو نوع من المحامل التي تستخدم أنواعًا مختلفة من الأسطوانات (مثل الأسطوانية والمدببة والكروية) بدلاً من الكرات لتقليل الاحتكاك. يتم استخدام المحامل الكروية والمحامل الأسطوانية جنبًا إلى جنب مع المحامل المدببة في أجزاء مثل علب التروس والأعمدة الرئيسية والمولدات، حيث يمكنها التعامل مع أحمال الدفع أكثر من أنواع المحامل الأخرى. محمل الدوران عبارة عن مزيج من الحلقة الخارجية والداخلية، مع وجود آلية تروس لأي منهما. تستخدم تطبيقات الانعراج والشفرة في توربينات الرياح محامل الدوران. فيما يتعلق بنوع المادة، تستحوذ المحامل المعدنية على حوالي 85% من السوق (معظمها من الفولاذ بسبب قوتها المتوفرة ومقاومتها العالية للتآكل السطحي)،بينما تشكل المواد غير المعدنية والهجينة نسبة 15% المتبقية.

تزايد قدرة طاقة الرياح: نعمة للمحامل

تسعى الحكومات في جميع أنحاء العالم جاهدة لتحقيق الأهداف المناخية الطموحة. على سبيل المثال، تتعهد الصين بزيادة قدرتها في مجال الطاقة المتجددة إلى 1200 جيجاوات، أي ما يقرب من ضعف القدرة الحالية، بحلول عام 2030، وفقا لخطة الصين الخمسية الرابعة عشرة للطاقة المتجددة. وبالمثل، يعتزم الاتحاد الأوروبي رفع إجمالي قدراته من طاقة الرياح إلى 430 جيجاوات بحلول عام 2050، وفقا لتقرير صادر عن المفوضية الأوروبية. ومن المثير للاهتمام أن القدرة الجديدة التي قامت صناعة طاقة الرياح العالمية بتركيبها وصلت إلى رقم قياسي بلغ 117 جيجاوات في عام 2023، أي بزيادة قدرها 50% عن عام 2022.

وبصرف النظر عن أهداف الاستدامة، فقد ثبت أن طاقة الرياح أرخص من إنتاج الطاقة التقليدية القائمة على الوقود الأحفوري. على سبيل المثال، تتراوح التكلفة غير المدعومة للطاقة باستخدام الفحم في الولايات المتحدة بين 68 و166 دولارًا أمريكيًا، في حين تتراوح تكلفة طاقة الرياح البرية بين 24 و75 دولارًا أمريكيًا فقط. وعلى الصعيد التكنولوجي، تزايد حجم توربينات الرياح. على سبيل المثال، زاد ارتفاع المحور بنحو 29% وقطر الدوار بنحو 40% في الولايات المتحدة بين عامي 2013 و2023، وفقًا لمكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة. سارت الصناعة على هذا المسار، حيث يسمح قطر الدوار الأكبر للتوربين بمسح مساحة أكبر، والتقاط المزيد من الرياح، وإنتاج كفاءة إنتاجية أفضل. ونتيجة لذلك، إلى جانب التطورات التكنولوجية الأخرى، تم الإبلاغ عن أن متوسط قدرة توربينات الرياح المثبتة حديثًا في الولايات المتحدة يبلغ 3.4 ميجاوات.بزيادة هائلة بلغت 375٪ منذ 1998-1999. علاوة على ذلك، انخفضت تكلفة طاقة الرياح البرية بنسبة 68% والبحرية بنسبة 59% بين عامي 2010 و2022 في المتوسط على مستوى العالم.

ويؤدي هذا المزيج من الأهداف المناخية وفعالية التكلفة إلى زيادة الاستثمارات وتوسيع القدرة العالمية على طاقة الرياح ويثبت أنه المحرك الرئيسي للنمو لأنه يعزز بشكل مباشر الطلب على مكونات توربينات الرياح، بما في ذلك المحامل.

الحاضر والمستقبل:

شهد سوق محامل طاقة الرياح العالمية نموًا مستمرًا في السنوات الأخيرة. ونتيجة لذلك، وصل حجم السوق إلى 1.85 مليار دولار أمريكي في عام 2023 ومن المتوقع أن يصل إلى 1.98 مليار دولار أمريكي في عام 2024. وعلى المستوى الإقليمي، تهيمن منطقة آسيا والمحيط الهادئ على السوق، بقيادة دول مثل الصين واليابان والهند. ثاني أكبر منطقة هي أوروبا، مدفوعة بدول مثل ألمانيا وإسبانيا والمملكة المتحدة. وتحتل أمريكا الشمالية المرتبة الثالثة، بقيادة الولايات المتحدة، بينما يساهم بقية العالم في الحصة المتبقية من السوق.