«بئر صناعية» تسحب مياه الشرب النظيفة من الهواء

تستمدّ طاقتها من الرياح

«بئر صناعية» تسحب مياه الشرب النظيفة من الهواء
TT

«بئر صناعية» تسحب مياه الشرب النظيفة من الهواء

«بئر صناعية» تسحب مياه الشرب النظيفة من الهواء

يبشر جهاز جديد يعتمد على عملية تكاثف بخار الماء مخصص لجمع المياه النظيفة من الجوّ، بتأمين ما يقارب 11 غالونا (الغالون يساوي 3.785 لتر) من المياه الصالحة للشرب يوميا دون الحاجة إلى مورد طاقة خارجي، أو التسبب بانبعاث غازات الدفيئة، أو أي تأثيرات بيئية مضرّة.

توربين هوائي
والأفضل من ذلك أنّ جهاز «ووتر سير» Water Seer المبتكر لجمع المياه يعمل دون انتهاء صلاحيته، ليمنح أجيالاً من البشر إمكانية الحصول على «السائل الذهبي» في مناطق تعاني من مناخ قاس أو نقص في البنية التحتية يصعّب عليهم الحصول على مياه شرب نظيفة. يستمدّ «ووتر سير» طاقته التشغيلية من توربين هوائي متواضع، ويمكن لهذا الجهاز أن يكون ببساطة الخطوة الأولى نحو حلّ مستدام ومضمون لنقص المياه حول العالم.
يُزرع جهاز «ووتر سير» على عمق 9.6 قدم أو أكثر في الأرض وتتمّ مراكمة التراب حول عنق الجهاز المعدني. يحمل رأس جهاز «ووتر سير» توربينا هوائيا عموديا، يحرّك الشفرات الداخلية للمروحة لسحب الهواء إلى داخل علبة موجودة تحت الأرض. وبفضل تبريد الأرض المحيطة بالجزء (العلبة) الموجود أسفل الأرض من «ووتر سير»، تتراكم المياه في الخزّان لتشكّل ما يشبه البئر الصناعية، يستطيع الناس سحب المياه النظيفة والصالحة للشرب منه على مدار الساعة.
يعود تطوير هذا الجهاز المنخفض الكلفة إلى مختبرات VICI بالشراكة مع جامعة كاليفورنيا، بيركلي، والجمعية الوطنية للسلام، بهدف إيجاد حلّ محتمل لما يقارب 2.3 مليون شخص في هذا الكوكب يعانون من شحّ مستمر في مياه الشرب. يستطيع جهاز واحد من «ووتر سير» أن يجمع المياه العذبة يومياً دون الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي، ويمكن لمجموعة من هذه الأجهزة أن تؤمّن مياها تكفي لقرية صغيرة بالكامل. وستعمل الشركة التي لا تهدف إلى الربح على التبرّع بمجموعة من أجهزة «ووتر سير» للأشخاص الذين يحتاجونها والذين يعيشون في البلدان النامية أو ذات المناخ القاسي مقابل بيع الأجهزة في الولايات المتحدة الأميركية.
أطلقت الجهات المطورة لـ«ووتر سير» حملة عبر موقع «إندي غوغو» لجمع مبلغ 77000 دولار لبناء «حقول» من أجهزة جمع المياه حول العالم. وحتى اليوم، جرى اختبار هذا الجهاز كـ«نموذج تجريبي»، بعد استكمال تطوير أحدث إصداراته في أغسطس (آب) 2016، على أن يخضع لاختبارات ميدانية من قبل الجمعية الوطنية للسلام فور إقفال حملة التمويل.



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»