டென்மார்க் முதல் கேனரி தீவுகள் வரையிலான காற்றாலைப் பண்ணைகளில், விசையாழியின் இறக்கைகள் எதிர்பாராத ஓர் எதிரியைச் சந்திக்கின்றன: மழை. அவற்றின் நுனிகள் 360 km/h வேகத்தை எட்டக்கூடும். அந்த வேகத்தில் மழைத்துளிகள், இறக்கையின் முன்புற விளிம்பைப் படிப்படியாகத் தேய்த்துவிடும். தூய்மையான ஆற்றலுக்காக ஐரோப்பா காற்றை அதிகம் சார்ந்துவரும் நிலையில், தேய்ந்த இறக்கைகள் குறைவான மின்சாரத்தையே உற்பத்தி செய்கின்றன.
மழை மட்டுமே இதற்குக் காரணமல்ல. மணலும் ஆலங்கட்டியும் இறக்கைகளின் மேற்பரப்பைச் சேதப்படுத்தலாம். எனவே, அரிப்பு எந்த இடங்களில் அதிகம் ஏற்படக்கூடும் என்பதையும் அதை எப்படிக் கட்டுப்படுத்தலாம் என்பதையும் புரிந்துகொள்வது முக்கியம்.
ஸ்பெயினின் நவாரா மாகாணம், சாரிகுரெனில் உள்ள தேசிய புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மையத்தில் (CENER) காற்றாலை ஆற்றல் ஆராய்ச்சியாளராகப் பணிபுரியும் டாக்டர் பியாட்ரிஸ் மெண்டெஸ் லோபெஸ், இந்தச் சவாலை எதிர்கொள்ளத் தொழில்துறை மற்றும் கல்வித்துறை இரண்டிலும் பெற்ற அனுபவத்தைப் பயன்படுத்துகிறார்.
பொறியியல் மற்றும் கணினிவழி பாய்ம இயக்கவியலில் பயிற்சி பெற்ற அவர், 2011-ல் CENER-ல் சேருவதற்கு முன்பு ஸ்பெயினின் காற்றாலை ஆற்றல் மற்றும் வானூர்தித் தொழில்துறைகளில் பணியாற்றினார். வானிலை, விசையாழிகளின் செயல்திறனையும் நீடித்துழைக்கும் தன்மையையும் எப்படிப் பாதிக்கிறது என்பதை ஆராயும், EU நிதியுதவி பெறும் AIRE திட்டத்தை இப்போது அவர் ஒருங்கிணைக்கிறார்.
இதில் பல முக்கிய விஷயங்கள் பணயத்தில் உள்ளன. 2025-ல், EU-வின் புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சாரத்தில் மூன்றில் ஒரு பங்குக்கும் அதிகமானதை காற்றாலை ஆற்றல் உற்பத்தி செய்தது. 2050-க்குள் EU-வின் மின்சாரத் தேவையில் 40%-க்கும் அதிகமானதை காற்றாலை ஆற்றல் பூர்த்தி செய்யும் என ஐரோப்பிய ஆணையம் எதிர்பார்க்கிறது. அந்த இலக்கை அடைய, வளிமண்டலத்தில் மேலும் உயரத்தை எட்டும் பெரிய விசையாழிகளைப் பயன்படுத்துவதுடன், நிலத்திலும் கடலிலும் அதிகச் சவாலான இடங்களை ஆராய வேண்டியிருக்கும்.
“எதிர்காலத்தில், EU-வின் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் இலக்குகளை அடைய நமக்கு இன்னும் அதிகமான காற்றாலை ஆற்றல் தேவைப்படும்,” என்று மெண்டெஸ் கூறினார். “காற்றாலை விசையாழிகளை இயன்றவரை திறன்மிக்கவையாகவும் வெவ்வேறு இடங்களில் சிறப்பாக இயங்கக்கூடியவையாகவும் மாற்ற வேண்டும்.”
“எதிர்காலத்தில், EU-வின் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் இலக்குகளை அடைய நமக்கு இன்னும் அதிகமான காற்றாலை ஆற்றல் தேவைப்படும். டாக்டர் பியாட்ரிஸ் மெண்டெஸ், AIRE
ஆற்றல் ஆதாரங்களின் கலவை நாட்டுக்கு நாடு வேறுபடுகிறது. அதனால் சில நாடுகளில் காற்றாலை ஆற்றல், மற்ற நாடுகளைவிட முக்கியமானதாக உள்ளது. AIRE குழுவைச் சேர்ந்த ஆஸ்டா ஹானஸ்டோட்டிர், ரோஸ்கில்டேயில் உள்ள டென்மார்க் தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகத்தின் ரிசோ வளாகத்தில் காற்று மற்றும் ஆற்றல் அமைப்புகளை ஆராய்கிறார். இந்த வேறுபாட்டை அவர் நேரடியாக அறிந்தவர்: அவரது தாய்நாடான ஐஸ்லாந்தில் நீர்மின்சாரமும் புவிவெப்ப ஆற்றலும் ஏராளமாக உள்ளன.
“ஆனால் நீர்மின்சாரம் ஏறக்குறைய இல்லாத டென்மார்க் போன்ற சில இடங்களில் காற்றாலை மின்சாரம் மிகவும் முக்கியமானது.”
காற்றின் வேகத்தைத் தாண்டி
திட்ட உருவாக்குநர்கள் இடங்களைத் தேர்வுசெய்யவும், அதிகத் திறன்மிக்க காற்றாலைப் பண்ணைகளை வடிவமைக்கவும் உதவுவதற்காக, AIRE குழு காற்றின் வேகத்தை மட்டும் ஆராயாமல் அதற்கும் அப்பால் கவனம் செலுத்துகிறது. நவீன விசையாழிகள் எட்டும் உயரங்களில் காணப்படும் மழை, மணல் மற்றும் காற்றின் நிலைகளைக் கணக்கில் கொண்டு, நிஜமான சூழலில் விசையாழிகள் எப்படிச் செயல்படுகின்றன என்பதற்கான மாதிரிகளை மேம்படுத்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் காற்றாலைப் பண்ணைகளின் அளவீடுகளைப் பயன்படுத்துகின்றனர்.
இறக்கைகளில் அரிப்பு எப்படி உருவாகிறது என்பதை அவர்கள் மாதிரியாக்கி, அதனால் இயக்குநர்களுக்கு எவ்வளவு மின்சார இழப்பு ஏற்படலாம் என்பதைக் கணக்கிடுகின்றனர். கடுமையான மழையின்போது விசையாழிகளின் வேகத்தைக் குறைப்பது சேதத்தை எப்படிக் குறைக்கக்கூடும் என்பதையும் அவர்கள் ஆராய்ந்துள்ளனர். அதே நேரத்தில், கடுமையான வானிலையைத் தாங்கும் வகையிலான இறக்கை வடிவங்களையும் உருவாக்குகின்றனர்.
“நிஜமான வானிலை நிலைகளில் காற்றாலை விசையாழிகள் எவ்வாறு இயங்குகின்றன என்பதை மேலும் நன்றாகப் புரிந்துகொள்வதே இந்தத் திட்டத்தின் நோக்கம்,” என்று மெண்டெஸ் கூறினார்.
6 நாடுகளைச் சேர்ந்த 11 பல்கலைக்கழகங்கள், நிறுவனங்கள், ஆராய்ச்சி மற்றும் புத்தாக்க மையங்களை இந்தக் குழு ஒன்றிணைக்கிறது. நாடுகளைக் கடந்து இணைந்து பணியாற்றுவதால், டென்மார்க் மற்றும் UK முதல் கேனரி தீவுகள் வரையிலான நிலம் மற்றும் கடல் சார்ந்த இடங்களில் காணப்படும் பலவகைச் சூழல்களை ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒப்பிட முடிகிறது.
மழையால் வரும் சிக்கல்
வளிமண்டலத்திலிருந்து கீழே விழும் மழை உள்ளிட்டவற்றைப் புரிந்துகொள்வது குறிப்பாகச் சவாலானது. நிலத்திலிருந்து சுமார் 3 km வரையிலான உயரத்தில் அவற்றை அளவிட்டுள்ள குழு, என்ன கீழே விழுகிறது, துளிகள் அல்லது துகள்கள் எவ்வளவு பெரியவை, அவை எவ்வளவு வேகமாக விழுகின்றன என்பவற்றைப் பதிவு செய்துள்ளது.
“வளிமண்டலத்திலிருந்து கீழே விழுபவற்றின் விளைவுகள் சிக்கலானவை என்றும், இன்னும் புரிந்துகொள்ள வேண்டியவை நிறைய உள்ளன என்றும் அறிந்துள்ளோம்,” என்று மெண்டெஸ் கூறினார். “காற்றுடனான அவற்றின் தொடர்பு எப்போதும் எளிதாகப் புரிந்துகொள்ளக்கூடியதாக இருப்பதில்லை: மழை பெய்தால் பலத்த காற்று வீசும் என்பது கட்டாயமல்ல; அதேபோல் பலத்த காற்று வீசினால் மழை பெய்யும் என்பதும் கட்டாயமல்ல. நிலப்பரப்பு சமமாக உள்ளதா அல்லது அதிகச் சிக்கலானதாக உள்ளதா என்பதைப் பொறுத்தும் விளைவுகள் மாறும்.”
மழையின் விளைவுகளை அளவிடுவதும் உருவகப்படுத்துவதும் கடினம் என்று ஹானஸ்டோட்டிர் மேலும் கூறினார். “2 கருவிகளை அருகருகே வைத்தாலும் வெவ்வேறு அளவீடுகள் கிடைக்கலாம். காற்றை அளவிடும்போது பொதுவாக அப்படி நடப்பதில்லை.”
சேதத்தைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான நடைமுறை வழிகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆராய்ந்து வருகின்றனர். அரிப்பு ஏற்படும் ஆபத்து அதிகமாக இருக்கும் கடுமையான மழையின்போது இறக்கைகளின் வேகத்தைக் குறைப்பது இதற்கான ஓர் அணுகுமுறை. இதனால் குறுகிய காலத்தில் மின்சார உற்பத்தி குறையும் என்றாலும், தேய்மானத்தைக் குறைப்பது இறக்கைகள் நீண்ட காலம் நீடிக்கவும் காலப்போக்கில் அவற்றின் செயல்திறனைத் தக்கவைக்கவும் உதவக்கூடும்.
வானிலை தொடர்பான சேதத்தை எதிர்க்கும் திறனை மேம்படுத்தும் நோக்கில் புதிய இறக்கை வடிவங்களையும் குழு வடிவமைத்துள்ளது.
காற்றாலைத் தொழில்துறையுடன் இணைந்து வடிவமைக்கப்பட்ட கருவிகள்
AIRE குழு தனது மாதிரிகளையும் தரவுகளையும் ஓர் இணையவழிக் கருவித் தொகுப்பில் ஒருங்கிணைத்துள்ளது. இது மற்ற ஆராய்ச்சியாளர்களும் காற்றாலைத் தொழில்துறையினரும் ஆபத்துகளை மதிப்பிடவும், விசையாழிகளின் வடிவமைப்பு மற்றும் இயக்கத்தை மேம்படுத்தவும் உதவுகிறது.
இந்த ஆதாரங்களில், ஐரோப்பா முழுவதும் மாதிரியாக்கப்பட்ட மழை அரிப்பு ஆபத்தைக் காட்டும் இறக்கை அரிப்பு ஆபத்து வரைபடத் தொகுப்பு, மழை மற்றும் மணல் போன்ற சூழல்களில் காற்றாலைப் பண்ணைகளைத் திட்டமிட உதவும் கருவி, இறக்கைகள் தேயும்போது விசையாழிகள் எவ்வளவு மின்சாரத்தை இழக்கக்கூடும் என்று மதிப்பிடும் மாதிரிகள் ஆகியவை அடங்கும்.
இந்தக் கருவித் தொகுப்பு திறந்த மூலமாக உள்ளது. அதாவது யார் வேண்டுமானாலும் அதைப் பயன்படுத்தவும் தங்கள் தேவைக்கேற்ப மாற்றவும் முடியும்.
“காற்றாலை ஆற்றலின் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்துவதற்காக ஆராய்ச்சியாளர்களும் தொழில்துறையினரும் பயன்படுத்தவும், சரிபார்க்கவும், மேலும் மேம்படுத்தவும் கூடிய நீடித்த ஆதாரமாக AIRE கருவித் தொகுப்பு இருக்கும் என்று நம்புகிறோம்,” என்று ஹானஸ்டோட்டிர் கூறினார்.
“நீர்மின்சாரம் ஏறக்குறைய இல்லாத டென்மார்க் போன்ற சில இடங்களில் காற்றாலை மின்சாரம் மிகவும் முக்கியமானது. ஆஸ்டா ஹானஸ்டோட்டிர், AIRE
சீமென்ஸ் கமேசா ரினியூவபிள் எனர்ஜியின் டென்மார்க் பிரிவு, ஸ்பெயினின் கேபிட்டல் எனர்ஜி, பிரான்சின் எஞ்சி உள்ளிட்ட தொழில்துறைக் கூட்டாளர்களுடன் நெருக்கமாக இணைந்து இந்த ஆதாரங்கள் உருவாக்கப்பட்டன.
“கருவிகள் வடிவமைக்கப்பட்டுக்கொண்டிருந்தபோதே அவர்கள் அவற்றைச் சோதித்து, தங்கள் கருத்துகளை உருவாக்குநர்களுக்கு அனுப்பினர். இந்த மாதிரிகளைப் பயன்படுத்துவது நிச்சயமற்ற தன்மையையும் செலவுகளையும் குறைத்து, மின் உற்பத்தியை அதிகரிக்க வேண்டும். இதன் மூலம் இறக்கை உற்பத்தியாளர்களும் காற்றாலைப் பண்ணை இயக்குநர்களும் தங்கள் வடிவமைப்புகளையும் செயல்பாடுகளையும் மேம்படுத்த உதவ முடியும்,” என்று மெண்டெஸ் கூறினார்.
அறிவைப் பகிர்தல்
காற்றாலை ஆற்றல் முன்னறிவிப்பையும் விசையாழி வடிவமைப்பையும் மேம்படுத்துவதற்கான பரந்த ஐரோப்பிய முயற்சியின் ஒரு பகுதியாக AIRE ஆராய்ச்சி உள்ளது. EU நிதியுதவி பெறும் மற்ற 2 திட்டங்களான FLOW மற்றும் MERIDIONAL ஆகியவையும் இதில் இணைந்துள்ளன. காற்றாலைப் பண்ணைகள் எவ்வளவு மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும், அவை எத்தகைய அழுத்தங்களைச் சந்திக்கும் என்பதைக் கணிப்பதற்கான மாதிரிகளையும் முறைகளையும் இந்தத் திட்டங்களின் ஆராய்ச்சியாளர்களும் உருவாக்கி வருகின்றனர்.
3 குழுக்களும் சேர்ந்து WindLab-க்குப் பங்களித்துள்ளன. இது யார் வேண்டுமானாலும் தேடிப் பயன்படுத்தக்கூடிய, கட்டுப்பாடற்ற இணையவழி அறிவு மற்றும் தரவு மையம். இதில் தற்போது பங்களிக்கும் 27 அமைப்புகளிடமிருந்து பெறப்பட்ட 1 100-க்கும் அதிகமான தரவுத் தொகுப்புகள் உள்ளன. இவை அளவீடுகள் மற்றும் கணினி உருவகப்படுத்தல்களின் தொகுப்புகள்.
காற்று, மழை மற்றும் இறக்கைகளின் நிலை குறித்த அளவீடுகள் முதல் வளிமண்டலத்தின் கணினி உருவகப்படுத்தல்கள் வரை அனைத்தையும் இந்தத் தரவு உள்ளடக்குகிறது. நிலத்திலும் கடலிலும் உள்ள விசையாழிகள் மட்டுமல்லாமல், பட்டங்கள் போன்ற வானில் இயங்கும் அமைப்புகள் குறித்த தகவல்களும் இதில் அடங்கும்.
காற்றாலை மின் உற்பத்தியை மேலும் கணிக்கக்கூடியதாகவும் ஆபத்து குறைந்ததாகவும் மாற்றுவதே நீண்டகால இலக்கு என்று மெண்டெஸ் கூறுகிறார்.
“ஓர் இடத்தின் காற்றாலை ஆற்றல் வாய்ப்பையும், அங்கு வானிலையால் ஏற்படும் சவால்களையும் மேலும் நன்றாகப் புரிந்துகொள்வது AIRE-ன் நீடித்த பங்களிப்பாக இருக்கும் என்று நம்புகிறோம். அது எதிர்காலத் திட்டங்களின் நிதி ஆபத்துகளைக் குறைக்க உதவும்,” என்று அவர் கூறினார். “அதிக நம்பகமான காற்றாலை ஆற்றல், எரிசக்தி விலைகளை நிலைப்படுத்தவும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலை மின்சார அமைப்பில் எளிதாக ஒருங்கிணைக்கவும் உதவும்.”
ஹானஸ்டோட்டிரைப் பொறுத்தவரை, நோக்கம் தெளிவானது. “நடைமுறைக்குப் பயன்படும் திறந்த மூலக் கருவிகளைக் கொண்டு அரிப்பை முன்கூட்டியே கணித்து, செயல்முறையாக நிர்வகிக்க முடியும் என்பதை நிரூபிக்க விரும்புகிறோம்.”
விசையாழிகள் பெரிதாகி, அதிகச் சவாலான இடங்களில் நிறுவப்படும்போது, அவை மேலும் பலவகையான வளிமண்டல நிலைகளை எதிர்கொள்கின்றன. காற்றையும் வானிலையையும் பற்றிய புரிதலை மேம்படுத்துவதன் மூலம், விசையாழிகள் எதிர்கொள்ளவிருக்கும் சூழல்களைத் தாங்கவும், ஐரோப்பா நம்பியிருக்கும் தூய்மையான மின்சாரத்தைத் தொடர்ந்து உற்பத்தி செய்யவும் உதவ முடியும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் நம்புகின்றனர்.
இந்தக் கட்டுரையில் இடம்பெற்றுள்ள ஆராய்ச்சிக்கு EU-வின் Horizon திட்டம் நிதியளித்தது. பேட்டி அளித்தவர்களின் கருத்துகள் ஐரோப்பிய ஆணையத்தின் கருத்துகளை அவசியம் பிரதிபலிப்பதில்லை. இந்தக் கட்டுரை உங்களுக்குப் பிடித்திருந்தால், சமூக ஊடகங்களில் பகிர்வதைப் பரிசீலிக்கவும்.