التوربينات الأنبوبية: مفتاح فتح آفاق مستقبل الطاقة الكهرومائية ذات الرأس المنخفض

يتم الآن تحويل تدفقات المياه الضعيفة سابقاً بين السهول وأودية الأنهار إلى كهرباء نظيفة من خلال التوربينات الأنبوبية.
من بين معدات الطاقة الكهرومائية، تُظهر التوربينات الأنبوبية، باعتبارها الركيزة الأساسية لتطوير موارد الطاقة الكهرومائية ذات الارتفاع المنخفض، آفاق استخدام واسعة ومتزايدة. تمتلك بلادي احتياطيات هائلة من موارد الطاقة الكهرومائية ذات الارتفاع المنخفض، وهي مناسبة لتطوير التوربينات الأنبوبية. تُقدّر الطاقة المُنتجة من هذه الموارد، التي يبلغ ارتفاعها حوالي 10 أمتار، بأكثر من 20 جيجاوات. وبالإضافة إلى أكثر من 21 جيجاوات من طاقة المد والجزر القابلة للاستغلال، يُوفّر هذا سوقًا ضخمة للتوربينات الأنبوبية.
1. المزايا التقنية: حل فعال لتوليد الطاقة الكهرومائية ذات الارتفاع المنخفض
باعتبارها وحدة مرتبة أفقياً مع تدفق المياه موازياً للمحور الرئيسي، فإن التوربينات الأنبوبية تُظهر أداءً فائقاً في ظل ظروف انخفاض الضغط.
بالمقارنة مع الوحدات الرأسية، توفر التوربينات الأنبوبية كفاءة أعلى بكثير في تحويل الطاقة. يتم ترتيب هذا النوع من التوربينات أفقياً، مع عمق حفر ضحل نسبياً، مما يقلل من إجمالي أعمال الهندسة المدنية ويخفض بشكل كبير من استثمارات الهندسة المدنية.
علاوة على ذلك، فإن التوربين الأنبوبي وحدة تنظيم مزدوجة. يتم التحكم في حالة توليد الطاقة فيه بواسطة ريش التوجيه، التي تضبط معدل تدفق المياه، وشفرات المروحة، التي تضبط كفاءة التوربين، مما يضمن التشغيل ضمن نطاق الكفاءة الأعلى.
في نطاق الارتفاعات المائية من 3 إلى 20 مترًا، تُظهر التوربينات الأنبوبية أداءً متميزًا، حيث تُسهم بفعالية في تطوير موارد المياه ذات الارتفاعات المنخفضة التي كان من الصعب استغلالها اقتصاديًا في السابق. وقد أصبحت التوربينات الأنبوبية، على وجه الخصوص، الخيار المفضل لتطوير الطاقة الكهرومائية التي يقل ارتفاعها عن 25 مترًا.
02 آفاق التطبيق: من الأنهار إلى المحيطات
مع تزايد استنزاف موارد الطاقة الكهرومائية ذات الرؤوس المتوسطة والعالية، أصبح تطوير موارد الرؤوس المنخفضة ذا أهمية متزايدة، وتتمتع التوربينات الأنبوبية بإمكانيات كبيرة في هذا المجال.
تزخر بلادي بموارد الطاقة الكهرومائية ذات الارتفاع المنخفض، والتي تتركز بشكل أساسي في السهول أو أودية الأنهار ذات الكثافة السكانية العالية والتطور الاقتصادي. وفي هذه المناطق، يمكن للتوربينات الأنبوبية أن تحقق وظائف استخدام شاملة مثل توليد الطاقة، والتحكم في الفيضانات، والنقل البحري، مع المساهمة في حماية البيئة والموارد الطبيعية.
ومن الجدير بالذكر أن التوربينات الأنبوبية تتمتع بآفاق تطبيق واسعة في توليد الطاقة من المد والجزر. ولا تقتصر وظيفة التوربينات الأنبوبية المضخية المناسبة لمحطات الطاقة من المد والجزر على توفير توليد الطاقة والضخ في اتجاه واحد فحسب، بل تتطلب أحيانًا توفير توليد الطاقة والضخ والتصريف في اتجاهين.
مع التقدم المحرز في أهداف "الكربون المزدوج"، من المتوقع أن يحقق الجيل الجديد من التوربينات الأنبوبية، من خلال الابتكارات التكنولوجية مثل تحسين CFD والتحكم الذكي، تحسينات في الكفاءة تزيد عن 2٪ وإطالة العمر الافتراضي بنسبة 30٪.
03 التقدم التكنولوجي: من اللحاق بالركب إلى الريادة
لقد أحرزت بلادي تقدماً ملحوظاً في تكنولوجيا التوربينات الأنبوبية. ولمعالجة المشكلات التشغيلية البارزة مثل انخفاض الكفاءة، وأضرار التآكل الشديدة، وانحرافات الاقتران الكبيرة، ابتكرت فرق البحث الصينية، من خلال ما يقرب من 30 عاماً من البحث التعاوني بين الصناعة والأوساط الأكاديمية والبحثية، نظرية تصميم مكونات تدفق التوربينات، وأنشأت نظاماً شاملاً لتكنولوجيا مكافحة التآكل للتوربينات المحورية والأنبوبية.
وتشمل الإنجازات التكنولوجية المحددة ما يلي: الريادة في طريقة تصميم ثلاثية الأبعاد كاملة للعجلات مع الانعكاس الدوراني، وتحقيق تصميم متكامل للعجلات وأنبوب السحب؛ واختراع طريقة لتحديد بداية التكهف في التوربينات؛ وتطوير نظام تكنولوجي لمقاومة تآكل التوربينات من نوع المروحة.
وقد أدت هذه الإنجازات التكنولوجية إلى تقليل دورة إصلاح دوارات محطات الطاقة ذات التدفق المائي عالي المحتوى من الرواسب من 2-3 سنوات إلى حوالي 5 سنوات، مما أدى إلى تحسين الكفاءة الاقتصادية للوحدات بشكل كبير.
تجاوزت أعلى كفاءة لعدة نماذج هيدروليكية من التوربينات الأنبوبية المطورة في بلدي 94%. ويحقق نموذج توربينات تاوتشا الأنبوبية كفاءة تبلغ 94.25%، وهي الأعلى في العالم، مما يمثل تحولاً من استيراد التكنولوجيا إلى تصديرها.