يعد الجليد أحد أهم المشاكل التي تواجه استخدام طاقة الرياح في المناطق الباردة والتي تتمتع بسرعات رياح عالية. حيث أن تراكم الجليد على الشفرة في توربينات الرياح يؤثر على فعالية توليد الكهرباء بشكل كبير و يتسبب في فقدان 30٪ من الطاقة المولدة من التوربين خلال السنة كون هذه التراكمات تبطأ من حركة الشفرات، و تحدث أيضا مشاكل تتعلق بالسلامة وذلك لخطورة قرب الكادر الهندسي من محطات عنفات الرياح أثناء وجود هذه التراكمات على الشفرات.
فلذلك يعمل الباحثون في تطوير التقنيات المضادة لتجمد الثلوج على الشفرات لتجنبها و كذلك تقنيات لإزالة الجليد وذلك من أجل تفادي الخسائر المادية التي تنتج بسبب قلة الإنتاج في توليد الكهرباء والنتائجه عن بطء حركة الشفرات بسبب زيادة الأحمال المكانيكية بفعل تراكم الثلوج.
في الغالب يتم استخدام أجهزة الكشف عن الجليد وتحديد سمكه بالموجات فوق الصوتية التي تكتشف بشكل فعال وموثوق وجود الجليد دون التأثير على الأداء الديناميكي الهوائي للشفرة، مما يزيد من موثوقًية تحديد النظام المستخدم لمكافحة الجليد وإزالة.
يوجد العديد من التقنيات لمكافحة الجليد والتخلص منه. حيث تنقسم أنظمة التذويب ومضادات التجمد إلى مباشرة وغير مباشرة. أما المباشرة كالتسخين والرش الكيميائي وأما غير المباشرة كختيار مواد الريشة بعناية أثناء التصنيع بحيث تكون غير قابلة لتراكم الثلوج. ولكن لا تزال تقنية تسخين الشفرات بشكل مباشر هي أكثر الطرق الشائعة لمكافحة الجليد وإزالته بفعالية ، ولكنها تستهلك طاقة كبيرة للغاية مما يسبب خسائر و ارتفاع في تكاليف الصيانية والتشغيل لهذه المحطات. فلذلك تقوم الأبحاث اليوم بتطوير العديد من طرق إزالة الجليد حسب الظروف المناخية المختلفة بالإضافة إلى تطوير إمكانية دمج هذه الطرق مع بعضها.
وفي ورقة بحثية علمية نشرها باحثون من كلية الهندسة الميكانيكية في معهد هونان للهندسة -شيانغتان في الصين لخصت الأسباب الرئيسية في تراكم الجليد على ريش توربينات الرياح و أنظمة الفحص لهذه التراكمات و كذلك عرضت أنظمة مكافحة و إزالة الجليد.
حيث تم إثبات أن طريقة إزالة الجليد بالموجات فوق الصوتية من أكثر الوسائل المجدية اقتصاديا والتي تمتلك موثوقية عالية للعمل بكفاءة في ظروف مناخية متعددة. وقدم الباحثون نوع جديد من تقنية مكافحة الجليد وتذويبه وذلك باستخدام الطلاء المضاد للماء على الشفرات لتجنب تراكم الثلوج وكذلك لإزالتها من الشفرات. تعد هذه الطريقة هجين مابين التذويب المباشر وغير المباشر حيث يعد استخدام الموجات فوق الصوتية من الطرق المباشرة غير المكلفة و نظام الطلاء للريش بهذه المادة من الطرق غير المباشرة وهذا ما تتميز به هذه التقنية الجديدة.
Kexiang Wei, 2019, Wind Energy, Wiley ©
مقارنة لمستويات الضوضاء بين شفرات التي يتراكم عليها الجليد والشفرات النظيفة
يتميز نظام مكافحة الجليد بالموجات فوق الصوتية بإستهلاك منخفض للطاقة وله تأثير ديناميكي هوائي ضئيل على شفرات المروحة. يمكن أن يزيل التذويب بالموجات فوق الصوتية طبقة الجليد من على الشفرات في غضون 3-6 دقائق.
الجدير بالذكر أن مشكلة تراكم الثلوج تسبب انقطاعات في التيار الكهربائي وذلك بسب تراكمها على خطوط النقل الكهربائية بين المدن في المناطق الباردة فلذلك يعنى هذا الجانب باهتمام بحثي كبير في هذه الدول كروسيا الإتحادية.
مصدر المقالة العلمية لمعرفة التقنيات المستخدمة في معالجة هذه الظاهرة والتي قد تكون مفيدة لتطوير تقنيات لتنظيف ريش التوربينات.
