سولارابيك – أوكسفورد، المملكة المتحدة – 28 أبريل 2021: أظهرت دراسة من «جامعة أكسفورد بروكس» أن «عنفات الرياح ذات المحور الرأسي (العمودية) – Vertical Axis Wind Turbines» والتي تعرف بـ «VAWTs» أن تصميمها أكثر كفاءة بكثير من «عنفات الرياح ذات المحور الأفقي – Horizontal Axis Wind Turbines» التقليدية المعروفة بـ «HAWTs»، وذلك بالنسبة لمزارع الرياح الكبيرة.
أجرى فريق بحثي من كلية الهندسة والحاسوب والرياضيات بقيادة البروفيسور إياكوفوس تزاناكيس الدراسة بشكل متعمق عن طريق إجراء محاكاه حاسوبية لأكثر من 11500 ساعة.
حيث أوضحت نتائج الدراسة أن عند توضع العنفات في أزواج، فإن العنفات الرأسية تزيد من أداء بعضها البعض بنسبة تصل إلى 15٪.
نتائج دراسة أداء العنفات العمودية
تعد هذه الدراسة هي الأولى من نوعها كتحليل شامل للعديد من جوانب أداء عنفات الرياح، فيما يتعلق بزاوية اصطفاف العنفات واتجاه الدوران وتباعد العنفات وعدد الأجزاء الدوارة (الدوار).
وهي أول دراسة تبحث وتتأكد فيما إذا بقيت عمليات تحسين الأداء صالحة في حال وضع ثلاثة عنفات «VAWTs» في السلسلة.
وجد البحث أن عنفات «VAWTs» تزيد من أداء بعضها البعض عند ترتيبها في تشكيلات شبكية، حيث تدور عنفات «VAWTs» حول محور متعامد مع الأرض، على عكس تصميم العنفات التقليدية «HAWTs».
أهمية دراسة أداء العنفات العمودية
يعد تحديد مواقع عنفات الرياح لتحقيق أقصى قدر من النواتج أمراً بالغ الأهمية لتصميم مزارع الرياح. فوفقاً لتقرير الرياح العالمي لعام 2021، يحتاج العالم إلى تركيب طاقة الرياح بشكل أسرع لثلاثة أضعاف خلال العقد المقبل، من أجل تحقيق هدف الوصول إلى صفر إنبعاثات كربونية وتجنب أسوأ آثار لتغير المناخ.
من المتوقع أن تتضاعف قدرة طاقة الرياح في المملكة المتحدة تقريباً بحلول عام 2030، لذا فإن النتائج تمثل نقطة انطلاق نحو تصميم مزارع رياح أكثر كفاءة، وفهم تقنيات حصاد طاقة الرياح على نطاق واسع، وفي نهاية المطاف تحسين تكنولوجيا الطاقة المتجددة لتحل محل الوقود الأحفوري بسرعة أكبر كمصادر للطاقة الكهربائية.
تعليقات مؤلفي الورقة
تثبت هذه الدراسة أن مستقبل مزارع الرياح يجب أن يكون عمودياً. يمكن تصميم عنفات مزرعة الرياح ذات المحور الرأسي بحيث تكون أقرب بكثير من بعضها البعض، مما يزيد من كفاءتها ويؤدي في النهاية إلى خفض أسعار الكهرباء. على المدى الطويل، يمكن أن تساعد «VAWTs» على تسريع التحول الأخضر لأنظمة الطاقة لدينا، بحيث تأتي المزيد من الطاقة النظيفة والمستدامة من مصادر متجددة.
تعد مزارع الرياح الحديثة إحدى أكثر الطرق فعالية لتوليد الطاقة الخضراء، ومع ذلك فإن لديها عيباً رئيسياً واحداً: مع اقتراب الرياح من الصف الأمامي من العنفات والاضطراب سوف تتولد في اتجاه مجرى النهر. الاضطراب يضر بأداء الصفوف اللاحقة. بعبارة أخرى، سيحول الصف الأمامي حوالي نصف الطاقة الحركية للرياح إلى كهرباء، بينما في الصف الخلفي، ينخفض هذا الرقم إلى 25-30٪. كل عنفه تكلف أكثر من 2 مليون جنيه استرليني / ميجاواط. لقد خطر لي بطبيعة الحال أنه يجب أن تكون هناك طريقة أكثر فعالية من حيث التكلفة.
لا يمكن التقليل من أهمية استخدام الأساليب الحسابية في فهم فيزياء التدفق. هذه الأنواع من دراسات التصميم والتحسين هي جزء بسيط من التكلفة مقارنة بالدراسات التجريبية الضخمة. مرافق الاختبار. هذا مهم بشكل خاص في مرحلة التصميم الأولية وهو مفيد للغاية للصناعات التي تحاول تحقيق أقصى قدر من كفاءة التصميم وإنتاج الطاقة.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: موقع ELsevier
