طور باحثون إيرانيون نموذجاً حسابياً يتنبأ بمسارات حبات البرد وشدة تأثيرها على الألواح الكهروضوئية تحت ظروف رياح وزوايا ميل مختلفة، بهدف تحديد الزاوية المثلى التي تقلل الأضرار الميكانيكية.
تفاصيل النموذج الحسابي
يراعي النموذج سرعة الرياح واتجاهها وسلوك حبات البرد الهوائي، وتحسب المسارات باستخدام قوى الجاذبية والسحب الهوائي عبر طريقة رانج-كوتا من الدرجة الرابعة. قارن الباحثون نتائج معامل سحب ثابت بمعامل يعتمد على عدد رينولدز، ووجدوا انحرافاً يصل إلى 14% للحبات الكبيرة بقطر 8 سم فأكثر.
دراسة حالة في تاكستان
استخدم الفريق مشروعاً بقدرة 3 ميغاواط في تاكستان بإيران كدراسة حالة، مستندين إلى سجلات جوية من 2004 إلى 2024. حاكوا حبات برد كروية بأقطار من 1 إلى 10 سم تحت سرعات رياح من 1 إلى 50 متراً في الثانية، وافترضوا ارتفاع إطلاق أولي قدره 2000 متر.
تأثير اتجاه الرياح ومعامل السحب
أظهرت النتائج أن اتجاه الرياح يؤثر جوهرياً على ظروف التأثير، ولا تكفي سرعة الرياح وحدها لوصف سلوك التأثير. كما أن تغيير زاوية ميل اللوحة من 25 إلى 30 درجة يغير خصائص التأثير ومكون الطاقة الحركية العمودي على السطح.
توصيات لتصميم الألواح الشمسية
خلصت الدراسة إلى أن اختيار اتجاه اللوحة يجب ألا يعتمد على إنتاج الطاقة فقط، بل يجب مراعاة ظروف العواصف المحلية ومخاطر الأضرار المحتملة. نُشرت النتائج في دورية "تقنيات وتقييمات الطاقة المستدامة" بمشاركة باحثين من جامعة شاهرود للتكنولوجيا وشركتي ريدسن إنرجي بارس وأسو فيجن برداز.
