30
Sep
2022

การออกแบบเพื่อต่อต้านภัยพิบัติ

ในขณะที่กังหันลมนอกชายฝั่งมีเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ วิศวกรกำลังพิจารณาถึงความเป็นไปได้ที่จะชนกับเรือ

เมื่อเดือนสิงหาคมที่ผ่านมา เรือสนับสนุนนอกชายฝั่ง OMS Pollux ชนกับกังหันลมนอกชายฝั่งอังกฤษ ลูกเรือทั้ง 18 คนไม่ได้รับอันตราย แต่เรือที่เสียหายมีน้ำมันเชื้อเพลิงรั่วไหล ทำให้เกิดความลื่นไหลยาวกว่ากิโลเมตร โชคดีที่คราบมันหายไปอย่างรวดเร็วและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมก็น้อยมาก ขณะที่แรงผลักดันในการพัฒนาลมนอกชายฝั่งเร่งตัวขึ้น วิศวกรบางคนเริ่มกังวลและวางแผนสำหรับความเป็นไปได้ที่จะเกิดการชนกันในเร็วๆ นี้

เมื่อ 20 ปีที่แล้ว ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งแทบไม่มีเลย ปัจจุบันมีฟาร์มกังหันลมอย่างน้อย 74 แห่งในยุโรปเพียงแห่ง เดียว ในช่วงห้าปีที่ผ่านมากำลังการผลิตลมนอกชายฝั่งทั้งหมดที่ติดตั้งเพิ่มเป็นสองเท่าเป็นมากกว่า 8,000 เมกะวัตต์ ซึ่งเพียงพอสำหรับการจ่ายไฟให้กับบ้านประมาณ 3.2 ล้านหลัง

“มันเป็นธุรกิจที่ค่อนข้างเฟื่องฟู” Anthony Crockford ที่ปรึกษาด้านพลังงานลมของแคนาดากล่าว เขากล่าวว่าแม้ว่าต้นทุนเงินทุนของฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งสามารถเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่าของฟาร์มบนบก แต่ค่าใช้จ่ายบางส่วนได้รับการชดเชยด้วยความเร็วลมที่สูงขึ้นซึ่งสามารถผลิตพลังงานได้มากขึ้นถึง 50 เปอร์เซ็นต์ สำหรับเมืองชายฝั่งทะเล การวางกังหันไว้นอกชายฝั่งไม่กี่กิโลเมตรทำให้สามารถสร้างกังหันได้ใกล้กับจุดที่ต้องการพลังงาน แต่ยังคงมองไม่เห็น สิ่งนี้สามารถลดการวิพากษ์วิจารณ์ด้านสุนทรียศาสตร์ที่มักใช้วางแผนสำหรับฟาร์มกังหันลมบนบก

ทว่าการแพร่กระจายของฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งยังเพิ่มโอกาสในการชนกับเรือโดยสาร เรือบรรทุกน้ำมัน หรือเรือขนาดใหญ่อื่นๆ เพื่อเป็นการตอบโต้ วิศวกรบางคนกำลังออกแบบ “อุปกรณ์ป้องกันการกระแทก” — ส่วนเสริมหรือปรับแต่งการออกแบบกังหันที่อย่างน้อยที่สุดก็อาจดึงเหล็กไนบางส่วนออกจากการชนกัน

ตัวอย่างเช่น ทีมนักวิจัยชาวจีนเมื่อเร็วๆ นี้ ได้เสนอให้ห่อหุ้มหอคอยเทอร์ไบน์ไว้ในแจ็กเก็ตป้องกันที่ทำจากยางและเหล็กกล้า แนวคิดก็คือในกรณีที่เกิดการชน แจ็คเก็ตจะเสียรูป ดูดซับแรงกระแทก และทำให้ทั้งเรือและกังหันไม่ได้รับบาดเจ็บแต่อย่างใด การออกแบบที่เป็นไปได้อื่นๆ ได้แก่บังโคลนยางแผ่นรองทำจากโฟมอะลูมิเนียม และ  โครงสร้างคล้ายท่อทำให้พองได้

10 ปีที่แล้ว ทีมนักวิจัย  พยายามคำนวณความน่าจะเป็นที่จะเกิดการชนกันของกังหันเรือในทะเลวาดเดนซึ่งเป็นแหล่งน้ำรูปลิ่มที่มีพรมแดนติดกับเดนมาร์ก เยอรมนี และเนเธอร์แลนด์ ตามที่แสดงแผนที่แบบโต้ตอบ นี้ พื้นที่จะตัดกันโดยช่องทางเดินเรือและแถวกังหันลม

ตามการคำนวณการชนกันครั้งใหญ่อาจเกิดขึ้นประมาณหนึ่งครั้งต่อทศวรรษ หากมีกองเรือลากจูงเพื่อช่วยเหลือเรือที่อยู่นอกการควบคุม มันจะลดความน่าจะเป็นนั้นลงเหลือประมาณศตวรรษละครั้ง แต่ถึงกระนั้นนักวิจัยก็ยังยอมรับว่าอัตราต่อรองที่คำนวณได้จะขึ้นอยู่กับสมมติฐานเสมอ “อุบัติเหตุอาจเกิดขึ้นได้หลายวิธี และการสร้างแบบจำลองนั้นก็จำเป็นต้องมีการรวมพฤติกรรมของมนุษย์ด้วย” Ulrich Callies สมาชิกของทีมกล่าวในอีเมล “อย่างหลังแทบจะเป็นไปไม่ได้”

แม้ว่าอุตสาหกรรมลมจะเติบโตอย่างรวดเร็ว แต่การชนกันระหว่างเรือกับกังหันลมนอกชายฝั่งก็ไม่น่าจะกลายเป็นเรื่องปกติ มีมาตรการป้องกันการชนอยู่แล้ว ที่ปรึกษา Crockford กล่าว ฟาร์มกังหันลมมักสร้างขึ้นห่างจากเส้นทางเดินเรืออย่างน้อย 3.7 กิโลเมตร มีไฟส่องสว่างกำกับไว้อย่างดี และจัดวางในรูปแบบปกติ “ถ้าคุณเห็นกังหันเป็นแนว คุณควรจะสามารถคาดเดาได้ว่ากังหันอื่นๆ จะอยู่ที่ไหน” คร็อกฟอร์ดกล่าว

อย่างไรก็ตาม การชนกันไม่น่าจะเกิดขึ้นได้ หากเรือเป็นเรือบรรทุกน้ำมัน แม้แต่อุบัติเหตุเพียงครั้งเดียวก็อาจมีผลที่ตามมายาวนาน ตัวอย่างเช่น ผลกระทบของการรั่วไหลของน้ำมัน Exxon Valdezในปี 1989 ในอลาสก้ายังคงรู้สึกได้จนถึงทุกวันนี้ นี่เป็นความกังวลประเภทหนึ่งที่ขับเคลื่อนการพัฒนาอุปกรณ์ป้องกันการชน

ตามคำกล่าวของ หลุยส์ คูลอมบ์ วิศวกรโครงสร้างชาวดัตช์ที่เชี่ยวชาญด้านการพัฒนากังหันลม การสร้างกังหันเพื่อยืนบนเรือที่หลงทางอาจเป็นแนวทางที่ผิด เขาบอกว่าเสื้อแจ๊คเก็ตยางและเหล็กกล้า เช่นเดียวกับที่นักวิจัยชาวจีนใช้ มีแนวโน้มว่าจะหนักถึง 130 ตันและมีราคาแพงมาก คูลอมบ์กล่าวว่า “คุณอาจจะต้องใช้เหล็กมากพอ (สำหรับแจ็คเก็ต) เพื่อให้ครอบคลุมหนึ่งในสามของต้นทุนของฐานรากและกังหันใหม่ หากถูกโจมตี” คูลอมบ์กล่าวทางอีเมล

กังหันที่เปราะบางอาจดีกว่ากังหันที่แข็งแกร่ง การวิเคราะห์โดยนักวิจัยชาวเยอรมันแสดงให้เห็นว่ากังหันที่รองรับโดยหอคอยเดียว ซึ่งเป็นการออกแบบที่พบบ่อยที่สุดสำหรับฟาร์มกังหันลมที่สร้างขึ้นในน้ำตื้น มีแนวโน้มที่จะตกลงมาในการชนกัน ทำให้เกิดความเสียหายเล็กน้อยต่อเรือ ในน้ำลึกที่มีคลื่นสูง อย่างไรก็ตาม กังหันบางตัวได้รับการสนับสนุนจากขาตั้งกล้องใต้น้ำ ถ้าเรือจะชนกับเสาในแนวทแยงมุมของขาตั้งกล้องเพียงมุมฉาก มันอาจฉีกรูขนาดใหญ่ แม้ว่าเรือจะเสริมด้วยตัวเรือคู่

ความพยายามใดๆ ที่จะออกแบบกังหันลมใหม่จะนำมาซึ่งความสมดุลของข้อดีและข้อเสีย ดังที่ Callies แนะนำ ไม่มีทางคาดเดาทุกสถานการณ์ที่เป็นไปได้ กุญแจสำคัญคือการตัดสินใจว่าเรายินดีรับความเสี่ยงระดับใด สิ่งที่ดีที่สุดที่วิศวกรสามารถทำได้คือสร้างการป้องกันและหวังว่าหากจำเป็น ก็เพียงพอแล้ว ในแง่นั้นเราทุกคนอยู่ในเรือลำเดียวกัน

หน้าแรก

Share

You may also like...