آثار التصنيع باستخدام الحاسب الآلي في قطاع الطاقة الخضراء

المقدمة

إن قطاع الطاقة، الذي يغذي باستمرار كل التكنولوجيا والصناعات لدينا، يعد أمرا حيويا للحضارة المعاصرة. ومن أجل إنتاج الطاقة بشكل مستمر وجدي، هناك حاجة إلى مجموعة متنوعة من الآلات المتطورة، مثل الصمامات الهيدروليكية لقطاع النفط والغاز، والخلايا الشمسية، ومكونات توربينات الرياح. يتطلب تطوير هذه الأدوات المتطورة استخدام CNC.

أحد التطبيقات الرئيسية للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي، خارج مجال الطيران والسيارات، هو صناعة الطاقة. ومع ذلك، فإن قطاع الطاقة يقف عند مفترق طرق حيث قد يحتاج إلى استيعاب مصادر طاقة أنظف وأكثر حداثة إلى جانب مصادر الطاقة التقليدية أو (الأكثر تطرفا) التخلي تماما عن الوقود الأحفوري لصالح مصادر الطاقة المتجددة. وفي الفترة من 2007 إلى 2017، زادت صناعة الطاقة المتجددة بنسبة 5% سنويًا، مدعومة بزيادة المشاريع وتوسيع الدعم على نطاق عالمي.

سترتفع جودة وفعالية الأدوات والأجزاء المستخدمة في توليد الطاقة بشكل عام مع استخدام أجزاء التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والآلات المتطورة

أدوار التصنيع باستخدام الحاسب الآلي في قطاعات محددة للطاقة المتجددة

سوق الطاقة الخضراء آخذ في التوسع الآن. أصبحت مصادر الطاقة الخضراء، بما في ذلك طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المائية، أكثر شيوعًا. بالإضافة إلى ذلك، فإن غالبية هذه المكونات هي نتيجة لتكنولوجيا التصنيع باستخدام الحاسب الآلي لأجزاء OEM. مطلوب أعلى مستوى من الدقة والدقة القصوى للمعدات وأجزاء الطحن باستخدام الحاسب الآلي ODM المستخدمة في الطاقة المتجددة.

إنهم قادرون على العمل بجدية أكبر والحصول على أفضل النتائج نتيجة لذلك.

الطاقة الشمسية

قد يكون مصدر الطاقة المتجددة الأكثر شهرة على الإطلاق هو الكهرباء الشمسية.

من الخارج، تبدو الأنظمة والأدوات بسيطة إلى حد ما، ولكن هناك بعض المزايا المهمة. لكي تعمل اللوحة الشمسية بفعالية وتمتص المزيد من الكهرباء، فإنها تحتاج إلى مكونات دقيقة للغاية. ومع ذلك، هذا ليس العامل الوحيد. وبصرف النظر عن ذلك، يتم استخدام التصنيع باستخدام الحاسب الآلي لتوفير درجة عالية من الدقة أثناء تصنيع القضبان الخلفية والحاملة، وحتى الإطارات.

تعمل آلات الحفر والطحن بشكل جيد لمثل هذه الوظائف، وتقوم العديد من الشركات بالترويج لمعدات CNC الخاصة بها باعتبارها مفيدة بشكل خاص لتصنيع مكونات الألواح الشمسية. حتى خطوط تصنيع الألواح الشمسية الكبيرة تتضمن مجموعة متنوعة من الإجراءات التي لا تعتمد على CNC بالإضافة إلى العديد من المشغلين الذين يعملون في وقت واحد. وتشمل هذه العمليات التي لا تتم باستخدام الحاسب الآلي القطع والحفر.

بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تتخصص معدات القطع بليزر البلازما والألياف في إنتاج الألواح الشمسية، مع استخدام أشعة ليزر مختلفة في عملية تقسيم الألواح الفعلية. وعلى غرار ذلك، تقوم شركات أخرى بتصنيع الألواح الشمسية باستخدام مزيج من التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والطباعة ثلاثية الأبعاد. وهذا يشير إلى أن تطوير المنتجات الهجينة في قطاع الطاقة الشمسية قد يكون له مجال.

طاقة الرياح

يحتاج توليد طاقة الرياح إلى مكونات قوية وطويلة الأمد يمكنها تحمل الضغط الشديد دون فقدان الدقة. للتعامل مع ضغط الرياح بأقل قدر من التآكل، يجب على الشركات المصنعة تصنيع شفرات دقيقة. لقد اعتمد تصنيع المكونات مثل المحامل الضخمة التي تتحكم في الزاوية، وكذلك إنتاج الشفرات، بشكل كبير على تصنيع المعادن وألياف الكربون. يسمح CNC بإنتاج محامل كبيرة بنفس دقة الأجزاء الأصغر، مثل تلك المستخدمة في آلية ضبط توربينات الرياح. وكما هو الحال مع شفرات محركات الطيران، يجب أن تكون هذه القطع الكبيرة دقيقة للغاية لأن قابلية الحركة تؤثر بشكل كبير على مدى جودة عملها.

بشكل عام، يتم تشغيل الدوارات وأغطية علبة التروس والمكونات الأخرى على آلات مخرطة متعددة الأغراض. ونظرًا لحجم توربينات الرياح النموذجية، فإنها تتطلب استخدام آلات كبيرة وقوية، حيث يمثل قطع المعادن حوالي 90٪ من إنتاج العجلات المسننة. في هذه الأيام، تعد عملية طحن التروس باستخدام الموقد أو قواطع الأقراص هي السائدة في هذا الأمر. على غرار الطريقة التي تتم بها معالجة الثقوب بشكل متكرر في المبادلات الحرارية ذات الغلاف الأنبوبي لمجموعة من أنظمة الطاقة، يتم استخدام آلات الحفر CNC في هذا الإجراء.

تعد آلات CNC التي تنتج البلاستيك المقوى بألياف الكربون أو مواد الألياف الزجاجية ضرورية لتوربينات الرياح وطواحين الهواء. يمكن أيضًا أن تكون الشفرات الدوارة مصنوعة من الخشب خفيف الوزن، أو الألومنيوم، أو الألياف الزجاجية ذات قلب مجوف. تشبه معظم أشكال الشفرات الدوارة تلك الخاصة بالطائرات؛ ومن ثم تحتاج هذه الأجهزة إلى مستويات عالية للغاية من الدقة.

الطاقة المائية

إن التوربينات والمولدات المستخدمة في الطاقة الكهرومائية ليست مجرد آلات ضخمة. ويجب أيضًا أن تكون مقاومة للضغط والتلف الناتج عن الماء ومصنوعة من مواد تشترك في هذه الميزات، وغالبًا ما تستخدم مكونات من الكربون والفولاذ المقاوم للصدأ. يتم استخدام تقنيات CNC من قبل المؤسسات من جميع الأحجام لتصنيع مجموعة متنوعة من أجزاء التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، بدءًا من الأعمدة والبطانات المباشرة وحتى العلب والدفاعات وأغطية التوربينات المائية.

اعتمادًا على متطلبات المنشأة، غالبًا ما يستلزم ذلك الدوران وحفر الخطوط والطحن على نطاق واسع. للمقارنة، تستخدم Canyon Hydro في أمريكا الشمالية آلة طحن CNC ذات 7 محاور يمكنها إنشاء توربينات كهرومائية Pelton وFrancis يصل قطرها إلى 16 قدمًا ووزنها 25 طنًا. يتم إصلاح العيوب البسيطة ولكن الضارة المحتملة في التوربين باستخدام آلة CNC. هذه واحدة من العديد من الآلات الموجودة في منشأة التصنيع الخاصة بهم. حتى أكبر، يقوم مصنع يورك التابع لشركة Voith Hydro بتصنيع قطع عمل يصل قطرها إلى 42 قدمًا (12.80 مترًا) ووزنها 350 طنًا (317.5 طنًا).

بالإضافة إلى التوربينات، يستخدم تطوير بوابات السدود ومحطات الطاقة الكهرومائية الطحن باستخدام الحاسب الآلي وتقنيات التصنيع الأخرى. في بعض الحالات، أتاح تطوير آلات CNC المختلفة إنتاج أجزاء التصنيع باستخدام الحاسب الآلي هذه محليًا بدلاً من إرسالها من شركة مصنعة بعيدة.

لماذا يتم استخدام التصنيع باستخدام الحاسب الآلي للطاقة الخضراء؟

فيما يلي بعض الأسباب التي تجعل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي هو الطريقة المفضلة لإنتاج مكونات مصادر الطاقة المتجددة:

• تشطيب من عيار عالي .
• إنتاج واسع النطاق
• أجزاء كبيرة يمكن أن تكون موجودة.
• الإنتاج في الموقع بسيط.
• دقيقة وموثوقة حقا.

كما هو الحال مع العديد من الأجزاء المصنعة آليًا، يجب أن تكون المكونات اللازمة لصناعة الطاقة على أعلى مستويات الجودة ومصممة بشكل صحيح لتحمل القوى القوية والتقلبات الكبيرة في درجات الحرارة والتآكل. تستخدم صناعة الطاقة المتجددة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي إلى أقصى حد ممكن نظرًا لسرعة ودقة المكونات التي يمكن إنتاجها، وتستفيد صناعة الطاقة الخضراء بشكل كبير من التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والتكنولوجيا المعاصرة.

الاستدامة من خلال التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

يوضح الوضع الحالي لسوق الطاقة العالمية الحاجة إلى تعزيز مرونة التنمية الاقتصادية. ومن أجل مكافحة الوباء، ومنع ارتفاع انبعاثات الكربون، وتحفيز الاقتصاد مع إرساء الأساس لمستقبل طاقة أكثر أمانًا واستدامة، أوصت إدارة معلومات الطاقة الحكومات بتوظيف الطاقة النظيفة كأساس لخطط الإغاثة الاقتصادية الخاصة بها. إن قدرة آلات CNC على تصنيع أجزاء طحن OEM عالية الجودة باستمرار مطلوبة الآن أكثر من أي وقت مضى.

يعد تحسين الكفاءة مجرد واحدة من المزايا العديدة لآلات CNC. يتم استخدامه من قبل الشركات الصديقة للبيئة لتقليل تأثير الكربون بشكل كبير. تم تلخيص دراسة فنلندية اكتشفت عدة طرق تعمل بها الآلات CNC على تقليل الانبعاثات في منشور صادر عن Science Direct. تقلل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي من وسائل النقل، وهي إحدى الطرق الرئيسية لخفض الانبعاثات، ولكنها تقلل أيضًا من استخدام المواد المهدرة وتقليل الوقت. ومن خلال ترك الآلات تعمل لفترة أطول من اللازم أو التخلص من الكثير من القمامة، يتم انبعاث كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي.

يعتمد إنشاء مكونات النموذج الأولي باستخدام آلات CNC حاليًا على ملفات التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD). تعتبر أجزاء التصنيع باستخدام الحاسب الآلي هذه متطورة بشكل لا يصدق ومؤتمتة للغاية حيث يتم التحكم في كل خطوة من خطوات العملية بواسطة الكمبيوتر. يتم تشغيل الآلات الصناعية القديمة مثل أجهزة التوجيه والمثاقب والمخارط بواسطة برامج كمبيوتر خاصة، مما يجعل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي متميزًا، من أجل الوصول إلى هذه الدرجة الدقيقة من التحكم. يتم استخدامه على نطاق واسع عبر مجموعة واسعة من القطاعات لأنه يبسط عملية الإنتاج بأكملها.

"في السنوات الأخيرة، حدثت العديد من التغييرات في منتجات CNC. يجب على المتخصصين في الحياة الخضراء أن يكونوا على دراية بالتطورات العديدة التي تحدث في قطاع CNC.

هل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ضار بالبيئة؟

يتم استخدام التصنيع باستخدام الحاسب الآلي في العديد من البلدان الصناعية للغاية لتصنيع أجزاء تصنيع المعدات الأصلية للتصدير والاستخدام المنزلي. وعلى الرغم من أن الناتج المحلي الإجمالي آخذ في التزايد، إلا أن تأثير انبعاثات الكربون الناتجة عن هذه العمليات لا يزال يشكل مصدرا للقلق.

غالبًا ما يقيّم أصحاب الأعمال النجاح من حيث الإيرادات. إذا كانت الشركة في تزايد مستمر، فهذا يعني أنها تعمل بشكل جيد. يبدو هذا منطقيًا، لكنه ليس كذلك دائمًا.

في العديد من الظروف، لا يعد تنمية الشركة بأي ثمن هو الخيار الأفضل. وتشكل هذه الطريقة مخاطر مالية كبيرة، ناهيك عن احتمال حدوث كارثة بيئية.

من الممكن تقليل التأثير البيئي للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي من خلال استخدام إصدارات أخف من الآلات بدلاً من الآلات المصنوعة من الحديد الزهر.

خاتمة

نحن في فترة أصبح فيها تطوير مكونات الطاقة الخضراء الأقل ضررًا بالبيئة أمرًا ضروريًا. يمكن لطرق إنتاج الطاقة التقليدية الاستفادة من مكونات أكثر أمانًا وصديقة للبيئة. ينتج عن التصنيع باستخدام الحاسب الآلي أجزاء للطاقة الخضراء أكثر فعالية وذات جودة أعلى. عند استخدامها بشكل صحيح وعلى معدات محدثة، يمكن للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي أن يعزز بشكل كبير عمليات الشركة ويوفر مكونات الطاقة الخضراء لإنشاء طاقة مستدامة.