الملخص:
أعلن تحالف التكنولوجيا البحرية "Optimal Transit"، الذي تم تشكيله بشكل مشترك من قبل شركة الهندسة البحرية InMar Technologies ومطور أنظمة الطاقة OptiFuel Systems، مؤخرًا عن منصة واسعة النطاق لمفهوم البنية التحتية البحرية تسمى "Blue Economy VITAL 100 MW Kraaken".
تدمج الخطة معدات توليد الطاقة البحرية ومرافق تحلية المياه ومراكز بيانات الذكاء الاصطناعي في سفينة ذات قدرات ملاحية مستقلة. وتدعي أنها لا تحتاج إلى موارد من الأراضي، ولا تعتمد على شبكات الطاقة الأرضية، ولا تتطلب استهلاك الوقود الأحفوري التقليدي في العمليات الروتينية.
وبحسب المواصفات التي نشرها طرف المشروع، فقد تم تصميم السفينة متعددة الأغراض بحيث تبلغ قدرتها الإجمالية لتوليد الطاقة 100 ميجاوات. وبموجب التكوين "الحيوي"، سيتم نشر طاقة السفينة بأكملها بشكل شامل: سيتم نقل 40 ميجاوات من الطاقة بشكل مستمر إلى الأرض من خلال الكابلات السرية البحرية، وهو ما يكفي لتلبية احتياجات الطاقة على مدار الساعة لحوالي 32000 أسرة؛ يمكن لنظام المياه العذبة بالسفينة استخدام تقنية الفلاش الفراغي لإنتاج 30 مليون لتر (حوالي 7.9 مليون جالون) من المياه العذبة يوميًا، والتي يمكنها توفير المياه يوميًا لنحو 150 ألف شخص؛ يتم استخدام السعة المتبقية البالغة 60 ميجاوات خصيصًا لدعم مجموعة حوسبة الذكاء الاصطناعي عالية الكثافة الخاصة بالسفينة. يعد هذا الحل بمثابة ترقية وتطوير لمركز البيانات العائم البحري الذي أطلقه فريق المشروع في يوليو من هذا العام (كان من المخطط أصلاً أن يكون له إصدارات متعددة من 10 إلى 100 ميجاوات). مع الحفاظ على نظام الطاقة الأصلي وتصميم الهيكل والمرسى، سيتم نقل جزء من قوة الحوسبة إلى دعم المرافق للمناطق السكنية الساحلية أو مناطق الكوارث.
تعتمد القوة الأساسية لـ Kraken على محرك "الفرق الرقمي في درجة حرارة المحيط" (DOT) الحاصل على براءة اختراع، وهو تحسن كبير مقارنة بتقنية تحويل الطاقة التقليدية لفرق درجة حرارة المحيط (OTEC). تعمل أنظمة OTEC التقليدية على تبخير سوائل العمل ذات نقطة الغليان المنخفضة (مثل الأمونيا) من خلال مياه البحر السطحية الاستوائية الدافئة لدفع التوربينات لتوليد الكهرباء، ثم استخدام الماء البارد المستخرج من أعماق البحار لتكثيف سوائل العمل لتشكيل دورة. ما يختلف عن الماضي هو أن كراكن يربط الحرارة المهدرة (حوالي 45 درجة مئوية) الناتجة عن الخوادم المبردة بالسائل على متن السفينة بنظام التدوير لإعادة تسخين وضغط غاز الأمونيا قبل دخوله إلى التوربينات التوربينية؛ بعد ذلك، تقوم مياه البحر العميقة عند درجة حرارة 5 درجات مئوية باستعادة غاز النفايات الموجود في المكثف. بالاعتماد على استعادة الحرارة المهدرة للخادم، ودورة رانكين متعددة المراحل وتكنولوجيا استعادة المحتوى الحراري، يدعي المطورون أن النظام يمكن أن يقلل من حجم التوربين بحوالي 70%، ويمكن أيضًا تقليل حجم خط أنابيب الماء البارد وحمل مضخة الماء البارد بنسبة 70%، مما يقلل بشكل كبير من العتبة المادية لاستخراج الماء البارد في مشاريع توليد الطاقة التقليدية التي تختلف في درجة حرارة المحيط. وفي الوقت نفسه، تتوافق هذه الدورة الحرارية مع تقنية الفلاش الفراغي منخفض الضغط لاستخدام السوائل الساخنة والباردة لتحقيق تحلية مياه البحر والتكثيف الذاتي بشكل تعاوني، مما يشكل حلقة مغلقة ثلاثية من "توليد الطاقة والحوسبة وإنتاج الطاقة والمياه".
فيما يتعلق بهندسة الهيكل، تستخدم Kraken تصميمًا صغيرًا لمنطقة الطائرة المائية (SWATH)، يبلغ طوله حوالي 91 مترًا (300 قدم) ويبلغ طوله حوالي 50000 طن طويل. من خلال وضع هيكل الطفو الرئيسي في منطقة المياه العميقة حيث تكون الأمواج أقل تأرجحًا، يحقق الهيكل استقرارًا عاليًا للغاية للعمليات البحرية. تعتمد أجهزة مركز البيانات الموجودة على متن الطائرة تصميمًا معياريًا للتبريد السائل، مما يسهل التفكيك والترقية في الوقت المناسب وفقًا لتكرار أجهزة الكمبيوتر. عند نشرها بالقرب من الساحل، تكون السفينة متصلة بشبكة خطوط الأنابيب الأرضية من خلال نظام سري سريع الانفصال؛ في حالة التهديد بإعصار أو عاصفة شديدة، يمكن للسفينة أن تنفصل عن مرساها في غضون ساعات قليلة، وتتوجه إلى منطقة بحرية آمنة بسرعة قصوى تبلغ حوالي 16 عقدة، ثم تعود إلى الموقع لإعادة ضبطها بعد العاصفة. ولا تسمح لها هذه القدرة على الحركة العالية بخدمة الجزر النائية أو المناطق الصناعية الساحلية فحسب، بل تعمل أيضًا بمثابة شريان حياة للطوارئ عند حدوث كوارث طبيعية. ويتصور فريق المشروع تجميع 5 من هذه السفن ضمن مساحة 3 كيلومترات مربعة من منطقة البحر لإنشاء "مجمع طاقة سيادي بحري" بإجمالي إنتاج يبلغ 200 ميجاوات من الكهرباء، و151 مليون لتر من المياه العذبة، و300 ميجاوات من الطاقة الحاسوبية.
تشير تقديرات التكلفة إلى أن التكلفة الإجمالية لبناء سفينة VITAL كاملة بقدرة 100 ميجاوات تقدر بـ 587 مليون دولار. وأشار طرف المشروع إلى أنه إذا تم بناء محطة كهرباء بقدرة 40 ميجاوات، ومحطة لتحلية مياه البحر بقدرة 30 مليون لتر يوميًا، وغرفة كمبيوتر لمركز بيانات يعمل بالذكاء الاصطناعي بقدرة 60 ميجاوات بنفس الحجم على الأرض، فإن إجمالي الاستثمار سيكون 750 مليون دولار أمريكي إلى 1.33 مليار دولار أمريكي؛ يمكن للحل المتكامل البحري توفير حوالي 22% إلى 56% من أموال البناء وضغط فترة التسليم من 6 إلى 10 سنوات للبنية التحتية الأرضية إلى حوالي 3 سنوات.
على الرغم من المفهوم الواعد، يواجه المشروع الكثير من التدقيق العملي عندما يتعلق الأمر بالبناء. بداية، لا يزال المشروع في مراحل تصميم المخطط والتحقق من التوأم الرقمي. يُستخدم تمويل السلسلة أ فقط لاستكمال الرسومات الهندسية التي تتوافق مع مواصفات جمعية التصنيف. يعتمد الجدول الزمني لبناء السفن على تمويل السلسلة B المخطط له في عام 2027. ولا يوجد كيان جاهز في البحر. ثانيًا، يمثل الإنتاج الصافي البالغ 100 ميجاوات حجمًا هندسيًا غير مسبوق للطاقة الكهروحرارية للمحيطات. وعادة ما تكون الكفاءة النظرية لمحطات الطاقة التقليدية التقليدية أقل من 4%، وعادة ما تتطلب معالجة مئات الميغاواط من الطاقة ضخ عشرات المليارات من اللترات من مياه البحر يوميا وتعليق أنبوب مياه بارد ضخم يمتد آلاف الأمتار تحت الماء ويبلغ قطره عدة أمتار. على الرغم من أن نظام DOT يدعي أنه قادر على تقليل قطر الأنبوب، إلا أن البيانات التفصيلية حول التوصيل المادي ومقاومة التعب لخطوط أنابيب سحب المياه في أعماق البحار أثناء الهروب وإعادة ضبط السفينة في حالات الطوارئ لم يتم إصدارها بعد. بالإضافة إلى ذلك، فإن 40 ميجاوات من إمدادات الطاقة الخارجية و60 ميجاوات من حمل الحوسبة قد استحوذت بالكامل على القدرة المثبتة النظرية، ولا تزال الميزانية العمومية الدقيقة للطاقة لاستهلاكها من الطاقة، مثل مضخات تفريغ المياه العذبة وضخ مياه البحر الباردة، بحاجة إلى التحقق منها علنًا؛ إن الادعاء بأن السفينة يمكن أن تعمل في المناطق البحرية التي تفتقر إلى اختلافات كبيرة في درجات الحرارة الرأسية، مثل القطب الشمالي، لا يتوافق أيضًا مع المتطلبات الجغرافية للديناميكا الحرارية التقليدية لاختلافات درجات حرارة المحيطات، وهناك تفاصيل نظرية لم يتم توضيحها بشكل كامل. تعتقد الصناعة أن جميع جوانب التكنولوجيا التي دمجتها Kraken لها أساس مادي ناضج، ولكن ما إذا كان من الممكن دمج هذه المرافق الحرارية والحاسوبية عالية الكثافة بنجاح في هيكل واحد مزود بمحرك في حدود الميزانية، لا يزال يتعين التحقق منه من خلال الاختبارات الفعلية اللاحقة.
التعليقات