وصل هذا الشهر طلب من محافظة نيغاتا: توربين Atlas واحد ومجموعة شفرات. لكل طلب عنوان، لكن هذا الطلب ذاهب إلى المكان الذي يسمّيه اليابانيون yukiguni، أي بلاد الثلج — الساحل الذي يعبر فيه الهواء السيبيري بحر اليابان في الشتاء، فيحمل البحر معه ويُسقطه على هيئة بعض من أعمق الثلوج التي تهطل في أي مكان يسكنه البشر. إنه مكان قاسٍ على الآلة ومكان ممتاز لتوربين الرياح، والحقيقتان هما حقيقة واحدة.
من أين تأتي الرياح.
تواجه نيغاتا الشمال الغربي، عبر بحر اليابان نحو القارة. في الشتاء يدفع نمط الضغط الجوي فوق آسيا هواءً بارداً جافاً من سيبيريا عبر تلك المياه. البحر أدفأ من الهواء، فيمتلئ الهواء بالرطوبة؛ ثم يلتقي بالجبال الممتدة على طول العمود الفقري لهونشو، فيُدفع إلى الأعلى ويُفرغ حمولته. جانب نيغاتا من تلك الجبال ينال الثلج. أما جانب طوكيو، على بعد رحلة قصيرة بالقطار، فينال أشعة الشمس.
النمط نفسه هو سبب كون الرياح هنا رياح شتاء. تهبّ الرياح الشمالية الغربية من البحر بثبات وقوة من ديسمبر إلى فبراير، تماماً حين تكون الأيام في أقصر حالاتها ويكون اللوح الشمسي المدفون تحت نصف متر من الثلج لا يُنتج شيئاً على الإطلاق. البيت في نيغاتا الذي يريد أن يولّد كهرباءه بنفسه طوال الشتاء يحتاج إلى شيء يعمل في الظلام وفي البرد. وهذه هي الحجة كاملة لوضع توربين إلى جانب الألواح لا بدلاً منها.
ما قيمة الهواء البارد.
لا يولّد توربين الرياح الطاقة من سرعة الرياح وحدها. بل يولّدها من كتلة الهواء المارّة عبر الدوّار، والهواء البارد أثقل. منحنى القدرة المنشور لدينا مُعطى عند كثافة الهواء القياسية 1.225 kg/m³، أي عند مستوى سطح البحر في 15 °C. يقع ساحل نيغاتا في يناير قريباً من مستوى سطح البحر وقريباً من درجة التجمّد. عند 0 °C تحمل الرياح نفسها كتلة تزيد بنحو 5% عمّا يفترضه المنحنى؛ وعند −5 °C بنحو 7%. هبّة شتوية تُقرأ على المنحنى 960 W عند 12 m/s تساوي ما يزيد قليلاً على 1 kW في هواء نيغاتا.
هذه علاوة صغيرة، ونفضّل أن نذكرها بدقة على أن نتركها تكبر مع تكرار الرواية. النقطة الأهم هي أن الرياح موجودة أصلاً، في الأشهر التي تلزم فيها، على ساحل يُبقي فيه البحر الهواء في حركة دائمة.
| سرعة الرياح | المنشور، 15 °C | الرياح نفسها عند 0 °C | الرياح نفسها عند −5 °C |
|---|---|---|---|
| 8 m/s | 290 W | نحو 305 W | نحو 310 W |
| 12 m/s | 960 W | نحو 1,010 W | نحو 1,030 W |
| 15 m/s | 1.85 kW | نحو 1.95 kW | نحو 1.99 kW |
| 18 m/s | 2.15 kW | نحو 2.27 kW | نحو 2.31 kW |
ما يفعله الثلج بالآلة.
بلاد الثلج تستحق اسمها. البلدات في تلال نيغاتا تقيس ثلج شتائها عادةً بالأمتار لا بالسنتيمترات، والبيوت مبنية لذلك: أسطح شديدة الانحدار، ومداخل مرتفعة، وأرصفة مدفّأة في مراكز البلدات. والتوربين الذاهب إلى هناك يجب أن يكون مبنياً لذلك أيضاً.
Atlas آلة ذات محور عمودي. لا يحتاج إلى الدوران لمواجهة رياح تدور حول البوصلة كلها في العاصفة، وليس له ذيل يتراكم عليه الجليد. تحمل ملفاته عزلاً من الفئة 200 °C (IEC 60317-13 GR 2)، وهو هامش حراري لن تستخدمه الآلة أبداً في نيغاتا، لكنه يقول شيئاً عن طريقة صنعها. الجسم من الألومنيوم، الذي لا يبالي بملح البحر ولا بمياه الذوبان المنحدرة من السطح.
التحفّظ الصادق يتعلق ببدء الحركة. ننشر سرعة بدء حركة تبلغ 2 m/s، وهي رقم للطقس الحسن. شحم المحامل يتصلّب حين يبرد، والصباح الساكن المتجمّد يحتاج إلى أكثر من 2 m/s لتحريك الدوّار من السكون. في نيغاتا لا يكاد ذلك يهم، لأن الصباح الساكن على ذلك الساحل في يناير هو الاستثناء، لكننا نفضّل أن نقول ذلك على أن يكتشفه المالك بنفسه.
الجبل يأخذ الثلج. البحر يرسل الرياح. والبيت الواقع بينهما يمكنه أن يستفيد من الاثنين.
مجموعة الشفرات تحسم الشتاء.
يُطلب Atlas على هيئة جسم ومجموعة شفرات، والمجموعة هي القرار المهم. شفرات الرياح المنخفضة تعمل من 2 إلى 20 m/s ويجب نزعها قبل الرياح المستمرة التي تتجاوز 20 m/s. شفرات الرياح المعتدلة تعمل من 4 إلى 25 m/s. شفرات الرياح العالية تعمل من 5 إلى 35 m/s بست شفرات ومساحة كنس أصغر، وهي المجموعة التي تنتمي إليها ذروة 4.5 kW.
على ساحل يشهد عواصف شتوية قادمة من البحر، يكون الخيار بين الشفرات التي تجمّل المتوسط والشفرات التي تنجو من العاصفة. نقول الشيء نفسه لكل عميل: اختر المجموعة لأسوأ رياح يشهدها موقعك، لا لمتوسطها، ودع الأيام الهادئة تتدبّر أمرها بنفسها.
أرز وثلج ومنصة نقالة من أوروبا.
تزرع نيغاتا من الأرز أكثر من أي محافظة أخرى في اليابان، والمدرّجات في الصورة أعلى هذه الصفحة هي السبب في قدرتها على ذلك: الثلج نفسه الذي يدفن القرى في يناير يذوب في حقول الأرز في أبريل. إنه مشهد طبيعي عاش دائماً على ما يقدّمه الطقس مجاناً. والتوربين الصغير على بيت هناك ليس بدعة. إنه الفكرة نفسها، وفيها نحاس.
يجري الآن تغليف Atlas وشفراته في مصنعنا في أوروبا، وكل صندوق يحمل ملصقاً خاصاً به، وستعبر في طريقها قدراً لا بأس به من البحر هي الأخرى. وحين تصل، ستكون رياح الشتاء في انتظارها.
بلاد الثلج.
رياح الشتاء.
Atlas، في الطريق.
أرقام منحنى القدرة، وسرعة بدء الحركة 2 m/s، ونطاقات الشفرات الثلاثة، وذروة خرج النظام 4.5 kW، وفئة السلك 200 °C (IEC 60317-13 GR 2)، ووسم كل وحدة على حدة هي مواصفاتنا المنشورة على صفحة المنتج ويمكن الاطلاع عليها هناك. أرقام الهواء البارد هي قانون الغاز المثالي مطبّقاً عند ضغط ثابت: الهواء عند 0 °C أكثف بنحو 5.5% منه عند 15 °C، وعند −5 °C أكثف بنحو 7.5%. وصف مناخ نيغاتا الشتوي وتساقط الثلوج فيها وإنتاجها من الأرز معرفة جغرافية عامة. الطلب موصوف بالمحافظة والمنتج فقط؛ ولم يُذكر أو يُعرض أي عميل أو عنوان أو موقع تركيب. الصور: مدرّجات الأرز في هوشيتوغه، توكاماتشي، بعدسة Fumihiko Ueno عبر Wikimedia Commons، CC BY 3.0، مقصوصة؛ ساحل ساساغاوا ناغاري ومنحدر التزلج في يوزاوا وصباح مينامي أونوما مرخّصة عبر Adobe Stock؛ وصورة Atlas صورتنا الخاصة.