عبَّارة كهربائية «طائرة» بزعانف رافعة تضاعف سرعتها

مدينة «نيوم» السعودية اشترت 8 منها

عبَّارة كهربائية «طائرة» بزعانف رافعة تضاعف سرعتها
TT

عبَّارة كهربائية «طائرة» بزعانف رافعة تضاعف سرعتها

عبَّارة كهربائية «طائرة» بزعانف رافعة تضاعف سرعتها

ابتداء من هذا الخريف، سيكون لدى الركاب في استوكهولم خيارٌ جديدٌ للنقل العام عند السفر بين مبنى البلدية وضاحية إيكيرو في المدينة: عبَّارة «هيدروفويل» (قارب بزعانف مائية) كهربائية تطير فوق الماء، وتستخدم ما يصل إلى 80 في المائة أقل من الطاقة مقارنة بالعبَّارات التقليدية العاملة بالديزل.

زعانف رافعة

العبَّارة من شركة «كانديلا»، وهي شركة سويدية أطلقت النموذج الأولي لسفينة «هيدروفويل (hydrofoil») كهربائية عام 2016. ونظراً لمحدودية تقنية البطاريات، أجنحة وزعانف رافعة.

كان من الصعب كهربة القوارب، إذ تعدّ بطاريات الليثيوم أيون أقل كثافة للطاقة من الديزل أو البنزين، لذلك فإن استبدال كل الوقود الذي تحتاجه سفينة ما يتطلب بطاريات كبيرة جداً وثقيلة للغاية بحيث يتعذر حملها.

هنا يأتي دور تقنية «الهيدروفويل»: فمثل الأجنحة الموجودة أسفل القارب، ترفع الزعانف السفلية السفينة من الماء بحيث تطير بشكل أساسي على طول سطح الماء، ما يُقلل من السحب ومقدار الطاقة التي تحتاجها.

مع الهيدروفويلات، يُسمح لقوارب «كانديلا» بالسفر بسرعة أكبر من حدود السرعة التقليدية. وفي استوكهولم، على سبيل المثال، تقتصر العبَّارات على سرعة 12 عقدة (نحو 13 ميلاً في الساعة) حتى لا تُخلف أي موجات، إذ يمكن لتلك الموجات التي يصنعها القارب التأثير على السفن الأخرى، وتتسبب في تلف خطوط الشاطئ، أو البنية التحتية للأرصفة.

إلا أن عبَّارة الهيدروفويل الكهربائية من «كانديلا»، التي تُسمى «بي - 12 (P - 12)»، مُعفاة من هذا الحد عبر التحليق فوق سطح الماء، فهي لا تخلق موجات. وعند نحو 20 عقدة (23 ميلاً في الساعة)، تبدأ في الإقلاع، ويمكنها الوصول إلى سرعة الإبحار 30 عقدة، أو نحو 35 ميلاً في الساعة.

سرعة عالية

بهذه السرعة، من المتوقع لعبَّارة «كانديلا» أن تُقلل وقت السفر بشكل كبير لسكان استوكهولم. تبلغ المسافة بين مبنى البلدية في استوكهولم وإيكيرو نحو 18 كيلومتراً أو 11 ميلاً. هناك حالياً عبَّارة تغطي هذا المسار، لكنها تستغرق ساعة؛ لكن من شأن عبَّارة «بي - 12» من «كانديلا» أن تُقلل هذا الوقت إلى النصف.

كما أن ركوب العبَّارة يتجنب الازدحام المروري الذي يمكن أن يجعل رحلة السيارة تستغرق أكثر من 45 دقيقة. وسيكون هذا المشروع التجريبي الجديد المرة الأولى التي تطلق فيها «كانديلا» سفينة للنقل العام.

تتسع سفينة الركاب «بي - 12» من «كانديلا» لـ30 راكباً (تنتج الشركة أيضاً طرازَين للاستخدام الخاص). وهي أصغر بكثير من العبَّارات الأخرى: يمكن أن تتسع العبَّارات التقليدية التي تعمل بالديزل في استوكهولم (بما في ذلك تلك التي تسافر حالياً إلى إيكيرو) لنحو 340 شخصاً، لكن شركة «كانديلا» تقول إن متوسط معدل إشغالها يبلغ نحو 10 في المائة فقط.

ويقول ميكائيل ماهلبرغ، رئيس الاتصالات في شركة «كانديلا»: «عبر التحول من السفن الكبيرة شبه الفارغة إلى نظام تكون لديك فيه أساطيل أكبر من السفن الأصغر حجماً والأكثر رشاقة، يمكنك الحصول على رحلات مغادرة أكثر تواتراً وأوقات سفر أقصر. وينتهي بك الأمر إلى نظام أكثر شبهاً بالحافلات ولكنه على الماء، مما يكون له كثير من الفوائد للركاب والبيئة».

ثورة في النقل الحضري

ترى شركة «كانديلا» أن عبَّارتها وسيلةٌ لإحداث ثورة في وسائل النقل الحضري. هناك كثير من المدن حول العالم مُشَّيدة على الماء، وكان الماء في السابق الطريقة الرئيسية للانتقال. ولكن بعد ذلك جاءت السيارات، وكل حركة المرور الخاصة بها. طَبَّقت بعض المدن سياسات مثل تسعير الازدحام (استوكهولم من بينها)؛ لتقليل حركة المرور وانبعاثات المركبات. لكن بالنسبة إلى شركة «كانديلا»، فإن المجاري المائية لا تُستخدَم بالقدر الكافي، وخيارات السفن الحالية ملوِّثة للبيئة بشكل عام. وفي غياب ضوابط الانبعاثات، يمكن للعبَّارات التي تعمل بالديزل أن تُطلق مزيداً من أكسيد النيتروجين، والجسيمات الملوِّثة لكل رحلة ركاب تكون أكثر مما إذا انتقل هؤلاء الركاب بالسيارة. ونظراً لأنها كهربائية، فلا تُطلق قوارب «كانديلا» أي انبعاثات للعوادم.

وخلص «تحليل دورة الحياة» لعام 2022 على عبَّارة «بي - 12» من «كانديلا»، الذي أجراه طلاب في المعهد الملكي للتكنولوجيا في استوكهولم، إلى أن عبَّارات الهيدروفويل الكهربائية تُطلِق انبعاثات من ثاني أكسيد الكربون أقل بنسبة 97.5 في المائة من العبَّارات العاملة بالديزل.

* مجلة «فاست كومباني»

- خدمات «تريبيون ميديا»



لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»