نشر الدكتور محمد حسن مع زملاء له من جامعة عين شمس المصرية فكرة مبتكرة لتحسين كفاءة توربينات الرياح الصغيرة، المعروفة باسم «سافونيس»، وذلك بعمل تصميم جديد ومبتكر لثلاثة من الأعضاء الدوارة من توربين سافونيس، وأشارت النتائج إلى أن أداء التصميم الجديد لديه معامل طاقة أعلى مقارنة مع تصميم دوار واحد لنفس الأبعاد.
أخبار متعلقة
وقد وجد أن معامل تحويل الطاقة الأقصى، والتى تعبر عن كفاءة التوربينات الثلاثة الدوارة، أعلى 44٪ من التصميم التقليدى ذى العضو الدوار الواحد. ويعزى تحسن الأداء إلى التفاعل الإيجابى بين الأعضاء الدوارة الثلاثة، والذى من شأنه توليد أعلى عزم فى اتجاه دوران كل عضو دوار.
ونشر «حسن» فى دورية «إنيرجى» الشهيرة دراسة خاصة بالتوربينات ذات المحور الرأسى، والتى تُظهر عددًا من المزايا، من ضمنها سهولة التحكم فى صندوق التروس والتصميم المدمج وانخفاض الإجهادات الميكانيكية، تهدف للوصول إلى أفضل تصميم ممكن، يمكن عن طريقه تحسين كفاءة إنتاج الطاقة.
وتقترح الدراسة عمل تصميم لريش التوربينات الرأسية لزيادة كفاءتها من 32% إلى 39% عن طريق تحسين القدرة الذاتية للدوران عند بدء التشغيل، وهو الأمر الذى تلافى به أحد العيوب التى تظهر فى تلك التوربينات الرأسية، عبر دراسة تأثير صلادة التوربينات واستخدام نظام جديد هجين بين ريش الإعاقة والرفع، ما أدى إلى تحسن كبير فى بدء الحركة ذاتيًّا، إذ يؤكد أن تلك هى المرة الأولى التى يتمكن فيها باحث فى مجال الطاقات المتجددة من رفع قيمة كفاءة التوربينات الرأسية بـ7% دفعة واحدة، على حد قوله.
وهناك نوعان رئيسان لتوربينات الرياح: النوع الأول هو التوربينات أفقية المحور، وهى الأشهر وتعرف شعبيًّا بطواحين الهواء، وتحتاج لمساحات كبيرة وسرعات رياح عالية، أما النوع الثانى فهو التوربينات رأسية المحور، وهى أنواع صغيرة تعمل بسرعات رياح قليلة تبدأ من 5 أمتار لكل ثانية واحدة، ويمكن تركيبها فوق المنازل أو المكاتب الإدارية.
منذ عام 2012 يدرس حسن الصوتيات الناتجة من التوربينات فى أثناء الدوران ومستوى الضوضاء الصادرة عنها وتأثيرها على البيئة المحيطة، ثم نشر بحثًا يُقيِّم مستويات الضوضاء الناتجة عن التوربينات رأسية المحور والمسماة بتوربينات داريوس، التى تُستخدم فى الغالب داخل المناطق الحضرية ذات الكثافة السكانية العالية.
ويعتبر مستوى الضوضاء من العناصر المهمة فى تقييم أداء التوربينات، وعبر التحليل العددى ودراسة التدفق الإيروديناميكى حول الريش ثم حساب الضوضاء الإيروديناميكية الناتجة من الريش عن طريق حساب السرعات والضغوط حول كل نقطة فى ريش التوربينات، تمكن الفريق البحثى من حساب الصوتيات التى تنتج من الريش، لتُشير النتائج إلى أن زيادة الصلادة وزيادة سرعة طرف الريش يزيد من مستوى الضوضاء الناتجة من التوربينات التقليدية.
ويقول «حسن» لـ«المصرى اليوم» إنه تمكن من استخدام طريقة مبتكرة عبر تقسيم مقطع الريشة إلى جزئين متساويين فى الطول، بينهما مسافة تسرى الرياح فيها، على أن يكون الطول الكلى مساويًا للطول الأصلى للريشة، وعمل على دراسة المسافات البينية بين جزءَى الريشة فى أثناء دورانها بسرعات مختلفة، ليَلحظ أن التصميم الجديد يسهم فى الحد من موجات التضاغط التى كانت تنتج من الريشة الأصلية، وبذلك قل الصوت الناتج من الريش بنسبة 57%.
ويشير حسن إلى أن بحثه سيسهم بشكل فعال فى تقليل التلوث السمعى الناتج عن توربينات الرياح، وهو ما سيساعد على انتشارها فى المدن ذات الكثافات السكانية العالية فى المستقبل القريب.
ويرى الدكتور محمد حسن أن أبحاثه المنشورة ليست سوى «نقطة مياه فى محيط شاسع»، فالأفكار العلمية المتعلقة بتطوير آليات إنتاج الطاقات المتجددة «تحتاج إلى تراكم معرفى وعلمى هائل، لن يتم إلا بتضاtفر جميع الجهود، الحكومية والخاصة والبحثية». ويؤكد حسن أن العالم العربى بصفة عامة، ومصر بصفة خاصة، لا تزال بمنأى عن التطبيق المباشر لتقنيات الطاقات المتجددة؛ بسبب ضعف التمويل وارتباك الرؤى السياسية، مشيرًا إلى أن الأبحاث فى ذلك المجال تُعد إحدى ركائز الأمن القومى، فـ«الطاقة تبنى الحياة.. ومن دونها تُهدم الحضارة».
