أصبح توليد الطاقة من الرياح مصدراً واعداً بشكل متزايد في مجال الطاقة المتجددة

ومع ذلك لا يزال هناك الكثير من التأثيرات الديناميكية الهوائية لمزارع الرياح غير مفهومة بشكل جيد.

 قدم مجموعة من الباحثين في جامعة كرانفيلد وجامعة أكسفورد نموذجاً نظرياً لتقدير التأثيرات الديناميكية الهوائية لأبراج توربينات الرياح على أداء مزارع الرياح.

  وذلك باستخدام طريقة اطلقوا عليها أسم (توازن الزخم ذو المقياسين) وتمكن الباحثين من إعادة بناء الظروف النظرية والحسابية التي قد تواجهها مزارع الرياح الكبيرة في المستقبل

بما في ذلك تأثير التخميد الذي يتشكل نتيجة قرب توربينات الرياح من بعضها البعض.

كيفية دراسة ديناميك مزارع الرياح

 أخذ العلماء في عين الاعتبار تأثير أعمدة أبراج توربينات الرياح التي تعمل كإنشاءات دعم للتوربين الريحي

وهذا ساعدهم على فهم التأثيرات المحتمل لهياكل دعم توربينات الرياح في انسداد مزارع الرياح.

حتى أن مزارع الرياح البحرية الشاسعة تواجه تأثير الانسداد ، حيث أن الرياح تتباطأ عند اقترابها من التوربينات

وتقوم التوربينات على إبطاء حركة الرياح أثناء مرور الرياح عبرها .

الزخم ذو المقياسين

قام الباحثون بنمذجة (الزخم ذو المقياسين) للحصول على جواب للسؤال التالي :

 كيف تنخفض كفاءات توربينات الرياح الفردية مع أنها متباعد عن بعضها البعض في مزرعة الرياح؟

  قال العلماء “إن هذا الانخفاض في الكفاءة تنبأ به نموذج (الزخم ذو المقياسين)

حيث إن إنخفاض الكفاءة مرتبط ارتباطًا وثيقًا بتأثير انسداد مزرعة الرياح”.

ومع ذلك كان نموذج (الزخم الأصلي بمقياسين) نموذجاً مبسطاً للغاية ويحتاج إلى مزيد من التحسينات للتطبيقات العملية.”

هل هذه هي المشكلة الوحيدة التي تواجهها مزارع الرياح ؟

قام العلماء بجمع البيانات من نظرية توازن الزخم وبيانات من نهج آخر يسمى نظرية called actuator disc theory

وسمحت لهم هذه البيانات التي قاموا بجمعها بتضمين عوامل أخرى تؤثر بها هياكل دعم التوربينات على مزرعة الرياح ككل.

بعض الأفكار التي تساعد في حل مشاكل إنخفاض الكفاءة لمزارع الرياح

سمحت البيانات التي جُمعت من قبل العلماء بالبدء في النظر في سيناريوهات أكثر عملية، مثل تصميم مزارع الرياح ذات الأحجام المحدودة.

 وتم اجراء عمليات المحاكاة باستخدام ديناميكيات السوائل الحسابية للتحقيق من أن هياكل التوربينات تساهم في تأثير الانسداد.

و لا يزال العلماء يتابعون في الدراسة لفهم أفضل لكيفية تغير تأثير الانسداد مع الظروف الجوية.

المصدر : انقر هنا

  • إعداد : المهندس محمد بابان
  • تدقيق : المهندسة راما آغا
  • تحرير : المهندسة يمنى يازجي