يساعد النمذجة الحاسوبية على بناء ملعب يعمل بالطاقة الشمسية

عندما تفتتح دورة الألعاب العالمية الثامنة في تايوان يوم الخميس ، سوف يفتتح الحدث استادًا جديدًا جريئًا مصمم ليس فقط للسلطة والتبريد والماء نفسه ، ولكن أيضًا لتحمل أعاصير الجزيرة الاستوائية

مسؤولون في المدينة في كاوشيونغ ، ثاني أكبر مدينة في تايوان بعد العاصمة ، تايبيه ، استأجروا المهندس الياباني الشهير تويو إيتو لتصميم الملعب ، مشترطا فقط أنه يستخدم الطاقة الشمسية في التصميم.

وقال سو تشيه-هسون نائب كبير مهندسي مكتب البناء بمكتب الاشغال العامة في كاوشيونج "كاوشيونج تلقي أشعة الشمس في تايوان ولهذا السبب أردنا استخدام الألواح الشمسية." وقال "تايوان تنتج أيضا الكثير من الألواح الشمسية ، ومع ذلك لم يكن لدينا أي مزارع شمسية" ، مضيفا "حتى الآن."

والنتيجة هي استاد 55000 مقعد الذي يصنف بين أكثر المباني الصديقة للبيئة في وقد كان يطلق عليه اسم "مذهل بالطاقة الشمسية."

لعبت تكنولوجيا المعلومات دورا هاما في تصميم وبناء المرفق.

بالنسبة للمبتدئين ، لا يتم وضع الألواح الشمسية المستخدمة في السقف ببساطة فوق أو دمجها في الهيكل: فهي السقف. كان على البنايات إنشاء مواد جديدة أثناء البناء وتوحيد الألواح معا حتى يتمكنوا من الصمود أمام العناصر مع حماية المتفرجين.

"لقد أنشأنا مواد جديدة لبناء السقف والألواح الشمسية مجتمعة مع مواد السقف ، واستخدمنا نمذجة الكمبيوتر ل وقال سو: "كان من الممكن تحديد الزلازل والتأثيرات المحتملة على ذلك".

ساعدت النمذجة الحاسوبية أيضا في تحديد كيفية استخدام السقف لتظليل المشاهدين من شمس كاوشيونغ الاستوائية.

والنتيجة هي تصميم مذهل لسقف يضم 84444 الألواح الشمسية في كل شيء. تعطي الألواح السقف قشريًا ، مظهرًا معدنيًا يشبه جلد الثعبان. وقد بدأ السكان المحليون بالفعل في منحه ألقاب مثل "ثعبان الكريستال" أو "ذيل التنين". إن نظرة تحت السقف في العمود الشبيه بالعمود الفقري من الأعمدة الخرسانية التي تنحني حول الاستاد تضفي مزيدًا من المصداقية على أسماءهم الوصفية.

سو ضحكة خافتة عند الألقاب ، ويقول إنه يحب أن يفكر في السقف ليس كثعبان ولكن شخص يفتح ذراعيه لحضن كبير ، وذلك بسبب الافتتاح الكبير في مقدمة الاستاد الذي يهدف إلى تعزيز تدفق الرياح.

ليس من قبيل الصدفة أن الرياح والمياه تلعب دورا في تصميم السقف. فنغ شوي (حرفياً ، الريح والماء) هو نظام جمالي صيني تقليدي يبيّن تصميم ووضع الأشياء لتحسين التدفق الإيجابي للطاقة العالمية.

ساعد مكتب الطقس المركزي في تايوان على تحديد اتجاه الرياح في فصل الصيف لمصممي الاستاد والكمبيوتر وأظهرت لهم المحاكاة كيف يمكن للهيكل أن يزيد من تأثير التبريد الطبيعي للرياح.

تحقيقا لهذه الغاية ، لا يلتقي جانبا وسقف الاستاد في دائرة ، ولكن بدلا من ذلك يتلاشى كما وصف سو ، مما أدى إلى نفق الرياح الطبيعية ل يهدئ الناس خلال الصيف الحار. وأضاف البناؤون أيضا نافورة على شكل هلال عند مدخل الرياح لتمرير طريقهم في طريقهم إلى الملعب.

العقل عندما خلقت نظام الرياح. بما أن الرياح يمكن أن تؤثر على الأداء في العديد من الأحداث ، بما في ذلك رياضة المضمار والميدان مثل الركض ، ساعد تصميم نماذج الكمبيوتر المصممين على ضمان أقصى سرعة للرياح في مجال المنافسة يبلغ 2 متر في الثانية ، لتتوافق مع المعايير الرياضية الدولية.

بدون أجهزة كمبيوتر ، وقال سو ان النمذجة للعديد من جوانب الاستاد كانت ستظل ممكنة لكنها كانت تستغرق وقتا أطول بكثير وأقل دقة بكثير. الدقة مهمة لمجموعة من الأسباب ، لا سيما السلامة. تهاجم الأعاصير تايوان بالرياح العاتية والأمطار كل عام ، وآلاف الزلازل تهز الجزيرة. معظم التمائم صغيرة للغاية ، ولا يتم التقاطها إلا بواسطة أدوات علمية ، لكن بعضها قام بإطاحة المباني وقتل الناس.

وقال سو إن تكلفة بناء السقف تبلغ نحو 800 مليون دولار تايواني (24.3 مليون دولار أمريكي) ، مع وجود 500 مليون دولار تايواني من الألواح الشمسية وحدها. ولكن مع مرور الوقت ، سيساعد السقف على الدفع لنفسه.

خلال الأحداث ، يوفر السقف 70 في المائة من احتياجات الكهرباء في الاستاد ، بينما تأتي نسبة 30 في المائة الأخرى من شركة الكهرباء الحكومية. عندما لا تكون قيد الاستعمال ، فإن معظم الطاقة المولدة من السقف الشمسي تذهب إلى الأحياء المحيطة في المدينة.

ويقدر المسؤولون أن الملعب سيولد معدل 1.1 مليون كيلو واط ساعة في السنة ، وبتكاليف الكهرباء الحالية في تايوان ، 3 دولارات أمريكية لكل كيلوواط ساعي ، سيوفر الهيكل 3.3 مليون دولار تايواني سنويًا للمدينة.

هنا حيث تلعب تكنولوجيا المعلومات دورًا جديدًا في الاستاد الجديد. تعمل رقاقات الاستشعار على السطح على تتبع كل كمية الكهرباء وتوزيعها ، وترسل المعلومات إلى الخوادم في محطة التحكم ، والتي تشبه محطة طاقة صغيرة داخل المنشأة.

نوع آخر من رقائق المستشعر يتتبع مسار الطاقة الشمسية على السطح المزرعة عن طريق استكشاف الأخطاء وإصلاحها لوحات مكسورة أو تالفة. هناك 20 إلى 30 رقاقة مستشعر لكل صف من الألواح الشمسية ، وحوالي 200 صف على السطح.

كان لمخططي المبنى مهمة أخرى أكثر للملعب ، كما لو أن توليد الطاقة ، والظل ، وحفر الأنفاق لم تكن كافية.

يجمع السطح أيضًا مياه الأمطار لاستخدامها داخل الملعب. يكثر هطول الأمطار في كاوشيونغ ، ولو لجزء من اليوم فقط.

نظام مواسير ينقل المياه لحمل الخزانات تحت الأرض حيث يتم تعقيمها ثم إعادة استخدامها في غرف الراحة ، للعشب ونافورة نصف القمر ، وأماكن أخرى

وكانت اللمسة الأخيرة على الملعب عينًا على استخدام المواد القابلة لإعادة التدوير. وقال سو إن الكثير من الاستاد يمكن إعادة استخدامه أو إعادة تدويره ، بما في ذلك الفولاذ في جميع أنحاء الإطار والمقاعد البلاستيكية وأكثر من ذلك.

إن الألعاب العالمية التي تقام في الفترة من 16 إلى 26 يوليو من هذا العام ، هي حدث دولي للرياضة لم يتم لعبها في الألعاب الأولمبية ، بما في ذلك لعبة الركبي ، ومصارعة السومو ، والاسكواش ، وتسلق الصخور ، وسباق قوارب التنين ، والهبوط بالمظلات ، وشد الحبل.