Natel Energy: جعل محطات الطاقة الكهرومائية أكثر صداقة للأسماك واستدامة
تقوم Natel Energy ، التي أطلقها خريجو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، بنشر أنظمة الطاقة الكهرومائية مع توربينات آمنة للأسماك وغيرها من الميزات التي تحاكي ظروف الأنهار الطبيعية.
نشأوا في مزرعة في تكساس، الأشقاء جيا شنايدر ’99 وآبي شنايدر ’02، كان لدى SM ’03 دائمًا الكثير لتفعله. ومع ذلك، كل يوم سبت في الساعة 2 مساءً، بغض النظر عن أي شيء، كانت الأسرة تنزل إلى جدول محلي للصيد وبناء السدود الصخرية وأراجيح الحبال والاستمتاع بالطبيعة.
“إنه حافز لفكرة أن الطاقة الكهرومائية يمكن أن تساعد في تحسين البيئة بدلاً من تدميرها.” – ابي شنايدر
في النهاية، بدأت العائلة في القيام برحلة صيفية سنوية إلى نهر منعزل في كولورادو. تقسم النهر إلى قسمين. تم إدارة جانب واحد من قبل أصحاب المزارع الذين دمروا الميزات الطبيعية مثل سدود القندس، بينما ظل الجانب الآخر كما هو. بعد أن لاحظت الأسرة أن صيد الأسماك كان أفضل في الجانب المحفوظ، قرر آبي محاولة قياس صحة النظامين البيئيين للنهر. شارك في تأليف دراسة في المدرسة الثانوية تظهر أن هناك حشرات أكثر فائدة في قاع النهر مع سدود القندس.
لقد علمت التجربة كلا الشقيقين درسًا ظل عالقًا بهما. اليوم هم المؤسسون المشاركون لشركة Natel Energy ، وهي شركة تحاول تقليد النظم البيئية للأنهار الطبيعية باستخدام أنظمة الطاقة الكهرومائية الأكثر استدامة من محطات الطاقة المائية التقليدية.
“إن الوجبات الجاهزة الكبيرة بالنسبة لنا، وما كنا نفعله طوال هذا الوقت، هو التفكير في الطرق التي يمكن أن تساعد بها البنية التحتية في زيادة صحة بيئتنا – وسدود القندس هي مثال جيد للبنية التحتية التي لن تكون موجودة لولا ذلك يدعم مجموعات أخرى من الحيوانات، “يقول آبي. “إنه حافز لفكرة أن الطاقة الكهرومائية يمكن أن تساعد في تحسين البيئة بدلاً من تدميرها.”
من خلال توربينات جديدة وآمنة للأسماك وغيرها من الميزات المصممة لتقليد ظروف الأنهار الطبيعية، يقول المؤسسون إن مصانعهم يمكنها سد الفجوة بين كفاءة محطة الطاقة والاستدامة البيئية. من خلال تعديل محطات الطاقة الكهرومائية الحالية وتطوير مشاريع جديدة، يعتقد المؤسسون أن بإمكانهم تعزيز صناعة الطاقة الكهرومائية. هذا مهم بشكل خاص لأنه يعد إلى حد بعيد أكبر مصدر للكهرباء المتجددة في العالم ولكنه لم ينمو في توليد الطاقة بقدر نمو طاقة الرياح والطاقة الشمسية في السنوات الأخيرة.
يقول جيا: “تُبنى محطات الطاقة الكهرومائية اليوم مع وضع ناتج الطاقة فقط في الاعتبار، على عكس الفكرة القائلة بأنه إذا أردنا إطلاق العنان للنمو، فعلينا أن نحل كل من الكفاءة واستدامة النهر”.
تقوم Natel Energy ، التي أسسها خريجو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، بنشر أنظمة الطاقة الكهرومائية مع توربينات آمنة للأسماك وميزات مستدامة أخرى للنهوض بهذه الصناعة. الائتمان: بإذن من Natel Energy
مهمة الحياة
لم تأت أصول Natel من حدث واحد بل من أحداث طوال العمر. كان والد آبي وجيا مخترعًا ومتحمسًا للطاقة المتجددة وصمم وبنى الكابينة الخشبية التي نشأوا فيها. مع عدم وجود تلفزيون، كان الترفيه المفضل للأطفال هو قراءة الكتب أو التواجد في الخارج. تم ضخ المياه في منزلهم عن طريق الطاقة المولدة باستخدام طاحونة ميكانيكية في الجانب الشمالي من المنزل.
“نشأنا على تعليق الملابس على حبل، ولم يكن ذلك بسبب فقرنا الشديد لامتلاك مجفف، ولكن لأن كل شيء عن وجودنا واستخدامنا للطاقة كان مدفوعًا بفكرة أننا بحاجة إلى اتخاذ قرارات واعية بشأن الاستدامة يقول آبي.
كانت الطاقة الكهرومائية من الأشياء التي أدهشت كلا الشقيقين. في المدرسة الثانوية، يتذكر آبي أنه أزعج صديقه الذي كان جيدًا في الرياضيات لمساعدته في تصميمات توربينات مائية جديدة.
يعترف الشقيقان بأن القدوم إلى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كان بمثابة صدمة ثقافية كبيرة، لكنهما أحبما جو حل المشكلات وريادة الأعمال الذي تخلل الحرم الجامعي. جاء جيا إلى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في عام 1995 وتخصص في الهندسة الكيميائية بينما تابع آبي بعد ذلك بثلاث سنوات وتخصص في الهندسة الميكانيكية لشهادتي البكالوريوس والماجستير.
وطوال الوقت، لم يغيب عن بالهم الطاقة الكهرومائية. في مسابقة MIT لريادة الأعمال لعام 1998 بقيمة 100 ألف دولار (والتي كانت 50 ألف دولار في ذلك الوقت)، طرحوا فكرة لمحطات الطاقة الكهرومائية على أساس تصميم التوربينات الخطية. على الرغم من أنه تم اختيارهم في المرحلة النهائية في المسابقة، إلا أنهم ما زالوا يريدون المزيد من الخبرة في المجال قبل بدء شركة. بعد التخرج، عمل آبي كمهندس ميكانيكي وقام ببعض الأعمال الاستشارية مع مشغلي محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة بينما عمل جيا في مكاتب الطاقة في عدد قليل من شركات التمويل الكبيرة.
في عام 2009، تلقى الأشقاء، جنبًا إلى جنب مع والدهم الراحل دانيال، منحة أعمال صغيرة بقيمة 200000 دولار أمريكي وأطلقوا شركة Natel Energy رسميًا.
بين عامي 2009 و2019، عمل المؤسسون على تصميم توربينات خطية يصفها آبي بأنها توربينات على حزام ناقل. قاموا بتسجيل براءة اختراع ونشر النظام في عدد قليل من المواقع، ومع ذلك، ظلت مشكلة ضمان المرور الآمن للأسماك قائمة.
بعد ذلك، كان المؤسسون يقومون ببعض النمذجة التي اقترحوا أن بإمكانهم تحقيق كفاءة عالية لمحطة الطاقة باستخدام حافة مستديرة للغاية على شفرة التوربينات – على عكس الشفرات الحادة المستخدمة عادةً لتوربينات الطاقة الكهرومائية. جعلتهم البصيرة يدركون أنه إذا لم يكونوا بحاجة إلى شفرات حادة، فربما لا يحتاجون إلى توربين جديد معقد.
يقول آبي: “إنه أمر غير منطقي للغاية، لكننا قلنا إنه ربما يمكننا تحقيق نفس النتائج باستخدام التوربينات المروحية، وهي النوع الأكثر شيوعًا”. “لقد بدأت على شكل مزحة – أو تحدٍ – وقمت ببعض النمذجة وأدركت بسرعة،” يا بقرة مقدسة، هذا يمكن أن ينجح بالفعل! ” فبدلاً من امتلاك مجموعة نقل الحركة مع عقد من التعقيد، لديك مجموعة نقل الحركة التي تحتوي على جزء متحرك، وتقريبًا لا يوجد أي تغيير في التحميل، في عامل الشكل الذي اعتادت عليه الصناعة بأكملها. “
يتميز التوربين الذي طورته Natel بشفرات سميكة تسمح، وفقًا لاختبارات الطرف الثالث، بمرور أكثر من 99 في المائة من الأسماك بأمان. تسمح توربينات ناتيل أيضًا بمرور رواسب نهرية مهمة ويمكن أن تقترن بهياكل تحاكي السمات الطبيعية للأنهار مثل مربى الأخشاب وسدود القندس والأقواس الصخرية.
يقول جيا: “نريد آلة أكثر كفاءة ممكنة، لكننا نريد أيضًا أكثر آلة آمنة للأسماك، وقد أدى هذا التقاطع إلى ملكيتنا الفكرية الفريدة”.
الطاقة الكهرومائية الفائقة
قامت Natel بالفعل بتركيب نسختين من أحدث توربيناتها، ما تسميه Restoration Hydro Turbine ، في المصانع الحالية في مين وأوريجون. تأمل الشركة أنه بحلول نهاية هذا العام، سيتم نشر اثنين آخرين، بما في ذلك واحد في أوروبا، وهو سوق رئيسي لشركة Natel بسبب لوائحها البيئية القوية لمحطات الطاقة الكهرومائية.
منذ تركيبها، يقول المؤسسون إن أول توربينين حوّلا أكثر من 90 في المائة من الطاقة المتوفرة في الماء إلى طاقة في التوربين. هذه كفاءة مماثلة للتوربينات التقليدية.
بالنظر إلى المستقبل، تعتقد Natel أن أنظمتها تلعب دورًا مهمًا في تعزيز صناعة الطاقة الكهرومائية، التي تواجه تدقيقًا متزايدًا وتنظيمًا بيئيًا يمكن أن يؤدي إلى إغلاق العديد من المحطات القائمة. على سبيل المثال، يقول المؤسسون إن محطات الطاقة الكهرومائية التي يمكن للشركة تعديلها التحديثي في جميع أنحاء الولايات المتحدة وأوروبا تبلغ طاقتها الإجمالية حوالي 30 جيجاوات، وهو ما يكفي لتشغيل ملايين المنازل.
لدى Natel أيضًا طموحات لبناء مصانع جديدة تمامًا على العديد من السدود غير المزودة بالطاقة حول الولايات المتحدة وأوروبا. (حاليًا، يتم تشغيل 3 في المائة فقط من 80 ألف سد في الولايات المتحدة). ويقدر المؤسسون أن أنظمتهم يمكن أن تولد حوالي 48 جيجاوات من الكهرباء الجديدة عبر الولايات المتحدة وأوروبا – أي ما يعادل أكثر من 100 مليون لوح شمسي.
يقول جيا: “نحن ننظر إلى أرقام ذات مغزى كبير”. “يمكننا أن نضيف بشكل كبير إلى القاعدة المثبتة الحالية مع تحديث القاعدة الحالية أيضًا لمواصلة الإنتاج مع تلبية المتطلبات البيئية الحديثة.”
بشكل عام، يرى المؤسسون أن الطاقة الكهرومائية هي تقنية أساسية في انتقالنا إلى الطاقة المستدامة، وهو شعور رددته أبحاث معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الحديثة.
المصدر: scitechdaily
قد يهمك:
