توزيع العنفات في المزرعة الريحية

عند وضع عدة عنفات جانب بعضها البعض في موقع ما فإن أول مشكلة يمكن أن تظهر هي مسألة الأبعاد بين العنفات والتي يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار من وجهة النظر الأيروديناميكية لتجنب ضياعات الاستطاعة الكبيرة وغير المبررة والتي تنتج عن التأثير المتبادل بين العنفات وإلا لن تعمل المزرعة بشكل اقتصادي منذ البداية.
يعبَّر عن ضياعات الاستطاعة الناتجة عن التأثير المتبادل بين العنفات بالمردود الأيروديناميكي للمزرعة والذي يعرّف بأنه الطاقة المنتجة من كامل المزرعة كنسبة من مجموع معدل الطاقة المنتجة التي يمكن أن تنتج فيما لو كانت العنفات تعمل بشكل مستقل كلاً على حدا بدون تداخل ويكون أقل من 100 %، ويجب أن يكون عالٍ قدر الإمكان.

ويبين الشكل التالي اختلاف الطاقة المنتجة من كامل المزرعة عن مجموع طاقة العنفات بدون تداخل:

إن البارامترات الحاسمة التي تحدد المردود الأيروديناميكي للمزرعة الريحية هي:

– عدد العنفات

– توجيه العنفات باتجاه الرياح

– هندسة المزرعة

– خصائص العنفات

– شدة اضطراب في الموقع والتوزيع التكراري

أولاً: عدد العنفات Number of Wind Turbines

ثانياً: توجيه العنفات باتجاه الرياح

من وردة الرياح في المنطقة يتم معرفة الاتجاه السائد للرياح في هذه المنطقة، وللحصول على المردود الأيروديناميكي الأعظمي يجب توجيه المزرعة الريحية بشكل مواجه للرياح مباشرة بحيث تكون الرياح معامدة للأنساق كما في الشكل:

 توجّه المزرعة الريحية

ثالثاً: هندسة المزرعة Wind Farm

للحصول على هندسة معقولة للمزرعة يجب أن تكون الأبعاد بين صفوف العنفات (5D-9D) وذلك باتجاه الرياح السائدة و(3D-5D) بالاتجاه المعامد لاتجاه الرياح.

حيث D: قطر الدائر كما يبين الشكل:

 

 الأبعاد بين العنفات

وغالبا ما تتوضع العنفات على مسافة 5D في اتجاه الرياح السائدة (بين الصفوف) وعلى مسافة 3D في الاتجاه المعامد للرياح (بين العنفات).

في هذه الحالة نميز نوعين من التوزيع:

1. التوزيع الطبيعي Natural distribution

وفيه يتم توزيع العنفات وراء بعضها بالترتيب كما في الشكل التالي:

 التوزيع الطبيعي للعنفات

في هذا النوع تكون المسافة بين صفوف العنفات باتجاه الريح 5D,والمسافة بين العنفات بالاتجاه المعامد للريح 3D, وتكون مساحة الأرض اللازمة للعنفة الواحدة 5D*3D.

2) التوزيع الشطرنجي

وفيه يتم توزيع العنفات بالتناوب كرقعة الشطرنج وهنا نميز عدة حالات:

الحالة الأولى

تكون الأبعاد بين الصفوف 5D كما في الشكل التالي:

 

 التوزيع الشطرنجي للعنفات (a

في هذا النوع تكون المسافة بين صفوف العنفات باتجاه الريح 5D,و تكون المسافة بين عنفتين متتاليتين 10D,والمسافة بين العنفات بالاتجاه المعامد للريح 3D. في هذه الحالة تتضاعف المسافة بين العنفات باتجاه الرياح بنفس مساحة الأرض اللازمة.

الحالة الثانية

تكون الأبعاد بين الصفوف 3D كما في الشكل التالي:

 

 التوزيع الشطرنجي للعنفات  (b

في هذا النوع تكون المسافة بين صفوف العنفات باتجاه الريح 3D,أي تكون المسافة بين عنفتين متتاليتين 6D, ولكن في هذه الحالة نجد أن المسافة بين عنفتين في صفين متتاليين تكون

الحالة الثالثة

هذه الحالة تكون المسافة بين عنفتين في صفين متتاليين 5D كما في الشكل التالي:

 التوزيع الشطرنجي للعنفات  (c

في هذا النوع تكون المسافة بين صفوف العنفات باتجاه الريح :

والمسافة بين العنفات بالاتجاه المعامد للريح 3D.