تطبيق آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية في مشاريع الطاقة المتجددة

لماذا تعد آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية ضرورية للبنية التحتية للطاقة المتجددة

تلبية متطلبات الدقة والتكرار في تركيب الأنظمة الشمسية وتوصيل التوربينات الريحية بالكابلات

تتطلب البنية التحتية للطاقة المتجددة أسلاكًا مُرَكَّبة بدقةٍ فائقة للحفاظ على كلا من سلامة الهيكل والمعايير الخاصة بالسلامة الكهربائية. وتعتمد مزارع الطاقة الشمسية على آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية القادرة على الحفاظ على الزوايا ضمن نصف درجة، وذلك لإنشاء إطارات تثبيت الألواح الشمسية، مما يمنع حدوث خسائر في الطاقة الناتجة عن عدم اصطفاف الألواح بشكلٍ صحيح. وتواجه مشاريع توربينات الرياح تحديات مماثلة، إذ تتطلب انحناءاتٍ متسقةً عبر جميع أقسام البرج، حيث يلزم توفير مسكنٍ آمنٍ لكابلات الجهد العالي. ولا يعود الثني اليدوي كافيًا بعد الآن؛ إذ بلغت دقة الأنظمة الحديثة نحو ٩٩,٨٪ من التكرارية وفقًا لتقرير «رينيوبل تِك كوارترلي» (Renewable Tech Quarterly) الصادر العام الماضي، وبالتالي لم يعد هناك حاجةٌ إلى إصلاحاتٍ تستغرق وقتًا طويلاً بعد وصول المعدات إلى الموقع. ويُحدث هذا المستوى من الدقة فرقًا جوهريًّا عند تركيب خطوط الطاقة داخل حجرات الغُرف الدوارة (الناكيل) الضيقة، مع الالتزام في الوقت نفسه بالقواعد الصارمة المتعلقة بالمسافات الآمنة الكهربائية. علاوةً على ذلك، فإن الضغط المتحكم به الذي تولّده الأنظمة الهيدروليكية يمنع تشوه المواد، ما يضمن بقاء أسلاك النحاس والألومنيوم موصلةً للتيار الكهربائي حتى بعد سنواتٍ عديدة من التشغيل الاهتزازي.

ضمان السلامة الهيكلية تحت الإجهادات الناتجة عن الأحمال والعوامل البيئية

تحافظ آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية على قوة الشد دون تغيير، لأنها تقضي على تركيزات الإجهاد المزعجة عند نقاط الثني. ويكتسب هذا الأمر أهمية كبيرة عند التعامل مع أجزاء تتعرض لرياح بسرعة ١٥٠ ميل في الساعة أو للنشاط الزلزالي. وأفضل ما تُبرزه هذه الآلات هو توزيع الضغط بشكل متساوٍ عبر المادة. وهذا يساعد في منع تشكل شقوق دقيقة في كابلات الدعم المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والمستخدمة في أنظمة التتبع الشمسية، علماً أن هذه الكابلات قادرة على تحمل أحمال تصل إلى ١٢ طناً. كما تستفيد مزارع الرياح الساحلية بشكل كبير أيضاً، إذ تُنشئ هذه الآلات ثنيات مقاومة للتآكل مع الحفاظ على طبقات الزنك الواقية سليمة. ووفقاً لتقرير «الطاقة البحرية» الصادر العام الماضي، فإن هذا يؤدي فعلاً إلى خفض نسبة الأعطال بنسبة تقارب ٤٠٪ في ظروف رذاذ الملح القاسية على طول السواحل. ومن المزايا الأخرى التي تنتج عن عملية التشكيل البارد نفسها أنه، وبما أنها لا تتضمن استخدام الحرارة، فإننا نتفادى تكوين مناطق ضعيفة تُعرف باسم «المناطق المتأثرة بالحرارة»، والتي كان من شأنها تخفيض مقاومة التعب المعدني. والأهم من ذلك أن هذا يعني أن المكونات تدوم حوالي ٢٥ عاماً قبل الحاجة إلى استبدالها. أما بالنسبة لشفرات التوربينات على وجه التحديد، فإن وجود أسلاك تحكم موثوقة في زاوية الميل (Pitch Control) أمرٌ جوهريٌّ بالغ الأهمية. فإذا حدث عطل هنا بسبب التعب المعدني، فقد يؤدي ذلك إلى توقف كامل للتشغيل، مع عواقب قد تكون كارثية.

تبسيط بناء مزارع الطاقة الشمسية باستخدام آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية في الموقع

تصنيع سريع لمجموعات التثبيت المخصصة، والأنابيب الواقية (الكوندوت)، ومكونات أنظمة التتبع الشمسية

يتطلب إنشاء المزارع الشمسية أجزاءً معدنية مُخصَّصة تُصنع مباشرةً في الموقع لاستخدامات مثل تركيب الألواح الشمسية وإدارة الكابلات وأنظمة تتبع حركة الشمس المتطورة. وبفضل وجود آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية في الموقع، يستطيع العمال تصنيع جميع هذه المكونات بأنفسهم خلال بضع ساعات فقط، بدلًا من الانتظار أسابيعٍ طويلةً على الشحنات القادمة من المورِّدين. وعندما لا تكون الأرض مستويةً أو منتظمةً، يُجري فنيو الموقع التعديلات اللازمة على خططهم فورًا؛ فيصنعون مجموعات التثبيت بدقة زاوية لا تتجاوز نصف درجة تقريبًا، ويُمرِّرون الأنابيب الواقية (الكوندوت) بالضبط إلى المواقع المطلوبة عبر المناظر الطبيعية المعقدة. ووفقًا لدراسة نُشِرت في مجلة «رينيوابل إنيرجي» (Renewable Energy Journal) العام الماضي، فإن هذه الطريقة تقلِّل الهدر في المواد بنسبة تتراوح بين ١٩٪ و٢٧٪. علاوةً على ذلك، فهي تتيح الحصول على المكونات المطلوبة بشكل أسرع بكثير مما تسمح به الطرق التقليدية. ومن أبرز الأماكن التي نشهد فيها تطبيق هذه المنهجية ما يلي...

• قطع التثبيت : أقواس هيكلية للوحات الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) تتطلب توزيعًا متسقًّا للأحمال
• صواني الكابلات : قنوات مقاومة للتآكل لحماية الأسلاك من التعرُّض البيئي
• أذرع التتبُّع : دعامات ديناميكية ثنائية المحور ذات أنصاف أقطار انحناء قابلة للتكرار لأنظمة اتّباع مسار الشمس

الأثر في العالم الحقيقي: خفض زمن التجميع بنسبة ٣٧٪ في محطة طاقة شمسية كهروضوئية بقدرة ٤٢ ميغاواط في الصحراء

أظهرت عملية نشر جرت عام ٢٠٢٣ في صحراء سونوران في ولاية أريزونا مكاسب كبرى في الكفاءة. وبإدماج آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية مباشرةً في موقع العمل، حقَّق فريق المشروع ما يلي:

• خفض مدة التجميع الهيكلي من ١٤ أسبوعًا إلى ٩ أسابيع
• ألغى ٨٧٪ من شحنات الأجزاء المُصنَّعة مسبقًا
• قلَّل أعمال الإصلاح التصحيحية بنسبة ٤٣٪ بفضل التعديلات الفورية في الموقع
  سمحت قابلية آلات التصنيع على التنقّل بنقلها عبر الموقع الممتد على مساحة 210 فدانًا أثناء تقدُّم أعمال الإنشاءات— مما حافظ على سير العمل بشكلٍ مستمرٍ رغم البُعد الجغرافي للموقع. وساهمت هذه الكفاءات في تحقيق وفورات بلغت ٤١٠٬٠٠٠ دولار أمريكي في تكاليف العمالة واللوجستيات، مع ضمان مطابقة جميع المكونات المنحنية لمعايير الآي إي سي ٦٢٥٤٨ الخاصة بالمقاومة للأشعة فوق البنفسجية والحرارة في البيئات الصحراوية.

دعم تجميع توربينات الرياح النمطية من خلال ثني هيدروليكي مقاوم للاهتزازات

الثني الدقيق لمُوصِّلات الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم الخاصة بتوصيلات الغُرفة العلوية (Nacelle) والبرج

عندما يتعلق الأمر بتجميع توربينات الرياح، فإن آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية تبرز فعلاً نظراً لمقاومتها الممتازة للاهتزازات. فتوربينات الرياح تتسبب في إخضاع التوصيلات الكهربائية الموجودة داخل الغُرفة العلوية (Nacelle) والبرج لضغوط ميكانيكية كبيرة، وذلك بسبب الحركة المستمرة للدوارات بتردد يتجاوز ١٥ هرتز. وما يميز هذه الآلات هو نظامها الذي يعمل بالسوائل، والذي يحافظ على دقة زاوية ثني تصل إلى ±٠٫١ درجة حتى عند التعامل مع مواد صعبة مثل الموصلات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم. وهذه الدقة العالية تساعد في تجنب التشققات الدقيقة التي قد تتشكل تدريجياً في خطوط الطاقة. وبالمقارنة مع الخيارات الكهربائية، فإن الأنظمة الهيدروليكية توفر في الواقع قوة أكثر اتساقاً أثناء عمليات الثني المتكررة، ما يعني عدم حدوث ظاهرة الانعكاس المرتدة (Springback) عند ثني المعادن الصلبة. ولهذا السبب نجدها منتشرةً بكثرة في المساحات الضيقة داخل الغُرفة العلوية، حيث يجب أن تناسب جميع المكونات بعضها بدقة متناهية. ووفقاً لأبحاث ميدانية، فإن تشكيل الموصلات بهذه الطريقة بدقة يؤدي إلى انخفاض بنسبة ٦٣٪ تقريباً في مشاكل الرنين التوافقي مقارنةً بما يحدث عند استخدام الطرق اليدوية. كما تستفيد مزارع الرياح البحرية أيضاً؛ إذ تظل الموصلات الألومنيومية المقاومة للتآكل أداءً ممتازاً حتى بعد التعرض لرش ماء البحر المالح. علاوةً على ذلك، يمكن لهذه الآلات معالجة كابلات تتراوح أقطارها بين ٨ مم و٤٠ مم، مما يجعل إنتاج حلقات التأريض المخصصة وأنظمة حماية الصواعق عبر مختلف أجزاء البرج أمراً أكثر سهولة.

المزايا التشغيلية لآلات ثني الأسلاك الهيدروليكية في المواقع النائية المتجددة

بالنسبة لأولئك العاملين في مشاريع الطاقة المتجددة النائية، تُوفِّر آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية مزايا حقيقية عند التعامل مع البيئات القاسية والبنية التحتية المحدودة. وقد صُمِّمت هذه الآلات لتكون متينةً بما يكفي لتحمل أي ظروف تفرضها الطبيعة، سواءً كانت رمالًا متطايرة في الصحارى أو هواءً مالحًا مسببًا للتآكل قرب السواحل. كما تحافظ هذه الآلات على دقة جيدة جدًّا، إذ لا تتجاوز هامش الخطأ حوالي ٠,١ درجة دون الحاجة إلى ضبط مستمر. وبالمقارنة مع الأدوات الاعتيادية المستخدمة في ورش العمل، تسمح هذه الوحدات المحمولة للعاملين بإنشاء قنوات التغليف (Conduit) والأجزاء الإنشائية المخصصة مباشرةً في موقع المشروع. وهذا يقلل من فترة الانتظار التي قد تمتد لأسابيع لوصول القطع المرسلة، ويوفِّر ما نسبته نحو ٣٤٪ في انبعاثات النقل وفق دراسةٍ حديثة أجرتها شركة «رينيوابل لوچستيكس» (Renewable Logistics) عام ٢٠٢٣. أما الطرازات الأحدث منها فهي مزوَّدة بأنظمة هيدروليكية خدمية فعَّالة تستخدم فعليًّا طاقةً أقل بنسبة ٤٠٪ مقارنةً بالإصدارات الأقدم، وهو أمرٌ بالغ الأهمية للمواقع التي تعتمد في تشغيلها على ألواح شمسية أو بطاريات محدودة القدرة. وبفضل أنظمة التحكم الآلي وبرمجة الذاكرة، يستطيع حتى الطواقم ذات التدريب الأساسي إنتاج ثنيات معقَّدة بدقةٍ ومتسقة. وهذا يساعد في التغلب على مشكلة ندرة العمالة الماهرة في المناطق النائية. ولا ينبغي أن ننسى ميزة المراقبة عن بُعد التي تُسهم في التنبؤ بموعد الحاجة إلى الصيانة. فقد سجَّلت مزارع الرياح في المناطق الجبلية انخفاضًا في أوقات التوقف عن التشغيل بلغ نحو ٦٠٪ بفضل هذا النهج الاستباقي.

أسئلة شائعة

١. لماذا تُعَد الدقة مهمة في ثني الأسلاك لمشاريع الطاقة المتجددة؟

تُعَد الدقة في ثني الأسلاك أمراً بالغ الأهمية للحفاظ على السلامة الإنشائية والسلامة الكهربائية، مما يضمن أن المكونات مثل الألواح الشمسية ووحدات غرفة التوربينات الريحية (nacelle) تناسب بدقة وتؤدي وظيفتها بكفاءة.

٢. كيف تمنع آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية تشوه المادة؟

تُطبِّق آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية ضغطاً خاضعاً للرقابة بشكل متساوٍ على طول السلك، ما يمنع تشوهه ويحافظ على خصائصه التوصيلية حتى أثناء التشغيل طويل الأمد.

٣. ما الفوائد التي توفرها آلات الثني الهيدروليكية في الظروف البيئية القاسية؟

تُنتج هذه الآلات ثنيات مقاومة للتآكل وتحافظ على السلامة الإنشائية في الظروف القصوى، مثل سرعة الرياح العالية أو البيئات الساحلية، ما يمنع فشل المكونات ويمدّد عمر البنية التحتية للطاقة المتجددة.

٤. كيف تسهم آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية في كفاءة إنشاء المزارع الشمسية؟

من خلال تمكين التصنيع الميداني للمكونات المخصصة، تقلل آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية من هدر المواد وتأخيرات الشحن، مما يُقلّص أوقات التجميع ويوفّر التكاليف.

٥. ما الذي يجعل آلات ثني الأسلاك الهيدروليكية مناسبةً لمواقع الطاقة المتجددة النائية؟

تجعل قابلية حمل هذه الآلات ومتانتها منها مثاليةً لمواقع العمل النائية، إذ تتيح التصنيع المحلي وتقلل انبعاثات النقل، كما توفر كفاءةً في استهلاك الطاقة وسهولةً في التشغيل.