Analiza CFD ciśnień wiatru pozwalająca zoptymalizować konstrukcję paneli i zmniejszyć tonaż stali w farmie fotowoltaicznej.
Pogłębiona analiza ciśnienia wiatru została przeprowadzona dla farmy fotowoltaicznej, aby zoptymalizować konstrukcję paneli oraz zmniejszyć tonaż stali, przy zachowaniu wymagań lokalnych. Dzięki kompetencjom CFD EOLIOS zaawansowane symulacje pozwoliły ocenić obciążenia wywoływane przez wiatr w różnych układach.
Ta szczegółowa analiza pozwoliła zaproponować rozwiązania szyte na miarę, zapewniające optymalną wytrzymałość i stateczność paneli, przy optymalnym wykorzystaniu materiałów i zgodnie z obowiązującymi normami lokalnymi.
Analiza ciśnień wiatru to kluczowy etap poprawy efektywności farm fotowoltaicznych, obniżenia kosztów, zapewnienia trwałości i ograniczenia wpływu na środowisko.
Najważniejsze — Analiza CFD ciśnień wiatru na farmie fotowoltaicznej w Montpellier: model wiatru Eurokod EN 1991-1-4, dokładna geometria 3D każdego panelu (efekty zasłonięcia), kilka badanych kierunków, aby wybrać scenariusz najbardziej krytyczny. Współczynniki ciśnienia i obciążenia wypadkowe zasilają obliczenia mechaniczne, które zmniejszają tonaż stali: oszczędności i mniejszy ślad węglowy bez utraty wytrzymałości.
Model wiatru opiera się na normie Eurokod 1 (EN 1991-1-4). Podejście to pozwala wyznaczyć maksymalne obciążenia, jakim konstrukcje podlegałyby przy silnym wietrze, aby odpowiednio zwymiarować elementy farmy i ograniczyć ryzyko uszkodzeń przy złej pogodzie. Model uwzględnia zmienność wiatru z wysokością oraz czynniki takie jak położenie geograficzne, lokalna orografia, współczynniki sezonowy i kierunkowy, rodzaj terenu w otoczeniu i intensywność turbulencji.
Ten wieloczynnikowy model zapewnia wyniki dokładne i zgodne z wymaganiami przepisów. Aby uzyskać pełny obraz obciążeń wywieranych przez wiatr na panele, uwzględniono różne kierunki wiatru, co pozwoliło wskazać scenariusz najbardziej krytyczny i dostosować konstrukcję.
Norma europejska dotycząca oddziaływania wiatru na konstrukcje. Podaje bazową prędkość wiatru w zależności od strefy geograficznej, wysokości, terenu i pory roku: to normowy punkt wyjścia wymiarowania, który CFD następnie uściśla.
Aby zapewnić dokładność symulacji, geometria każdego panelu została starannie odwzorowana w 3D. Takie podejście wiernie odwzorowuje rzeczywistość, uwzględniając położenie każdego panelu względem pozostałych, i pozwala analizować efekty zasłonięcia wynikające z ich rozmieszczenia, czyli strefy, w których panele zaburzają lub hamują wiatr.
Osłona, jaką panel daje panelom znajdującym się za nim. Układ rzędowy tworzy strefy osłonięte oraz strefy narażone; uchwycić to potrafi wyłącznie pełna geometria 3D, której ogólny wzór nie uwzględnia.
Wykonanie analizy CFD (numeryczna mechanika płynów) dla farmy fotowoltaicznej daje kilka korzyści. CFD umożliwia szczegółową analizę przepływu wiatru wokół paneli, niezbędną do zrozumienia obciążeń działających na konstrukcje oraz do oceny naprężeń w panelach i elementach sąsiadujących.
Choć dla prostych geometrii przybliżone wartości standardowe można uzyskać z danych takich jak Eurokod 1, często trzeba uwzględnić dokładniejszą geometrię, wpływ liczby i rozmieszczenia paneli oraz inne parametry właściwe dla danego przypadku. Podejście CFD pozwala lepiej zrozumieć wpływ tych czynników na przepływy, a więc i na powstające ciśnienia.
Warto zapamiętać — CFD nie zastępuje Eurokodu, lecz go uściśla: uwzględniając rzeczywiste rozmieszczenie paneli, pozwala uniknąć ryczałtowego przewymiarowania i zwymiarować konstrukcję najoszczędniej, przy tym samym poziomie bezpieczeństwa.
Analiza pozwoliła uzyskać dokładne dane o ciśnieniach w każdym punkcie konstrukcji. Powstała szczegółowa mapa ciśnień średnich według stref, a dla każdej strefy obliczono współczynniki ciśnienia, które opisują zmiany ciśnienia średniego w zależności od prędkości wiatru.
Liczba bezwymiarowa wiążąca ciśnienie lokalne na powierzchni z prędkością wiatru. Wyznaczona dla każdej strefy, daje ciśnienie dla dowolnej prędkości obliczeniowej bez ponownego uruchamiania pełnych obliczeń.
Obciążenia wypadkowe działające na każdą konstrukcję zostały obliczone: uwzględniono ciśnienia na dolnej i górnej powierzchni paneli, zsumowano je i scałkowano po powierzchniach, uzyskując siłę wypadkową, dla której wyznaczono punkt przyłożenia— kluczowy dla zrozumienia, jak obciążenia są przejmowane przez stopy paneli.
Dzięki dokładnym danym o obciążeniach i ciśnieniach obliczenia mechaniczne pozwalają zoptymalizować wymiarowanie konstrukcji: optymalną grubość wsporników lub stóp albo optymalną liczbę stóp, przy zachowaniu sztywności wystarczającej do przeniesienia obciążeń wiatrem.
Optymalizacja tych parametrów zapewnia, że farma wytrzyma najsilniejsze wiatry, a więc bezpieczeństwo i trwałość instalacji. Ograniczenie ilości materiału bez utraty wytrzymałości i funkcjonalności daje też znaczne oszczędności.
Przekłada się to na korzyści ekonomiczne dla operatorów, ale też środowiskowe, zmniejszając ślad węglowy związany z użytymi materiałami.
Kompetencje: ciśnienie wiatru na budynki — Eurokod 1Ciśnienie wiatru, Eurokod i optymalizacja konstrukcji farmy fotowoltaicznej.
Wiatr jest głównym obciążeniem paneli i ich konstrukcji wsporczych. Dokładne jego określenie pozwala zwymiarować konstrukcje najtrafniej: ani niedowymiarowane (ryzyko zniszczenia), ani przewymiarowane (marnowana stal).
Eurokod podaje wartości przybliżone dla prostych geometrii. CFD uwzględnia rzeczywistą geometrię paneli, ich liczbę i rozmieszczenie (efekty zasłonięcia), dając ciśnienia znacznie bardziej reprezentatywne. Zobacz też analizę wiatrów ekstremalnych na farmach fotowoltaicznych.
To liczba bezwymiarowa wiążąca ciśnienie lokalne na powierzchni z prędkością wiatru. Wyznaczona dla każdej strefy, pozwala uzyskać ciśnienie dla dowolnej obliczeniowej prędkości wiatru.
Znając dokładnie obciążenia, obliczenia mechaniczne optymalizują grubość i liczbę stóp wsporników: dokładnie tyle, ile trzeba do przeniesienia sił, co daje oszczędność materiału i mniejszy ślad węglowy.
Bazowy wiatr ekstremalny według Eurokodu, badany dla kilku kierunków, aby wybrać scenariusz najbardziej krytyczny. Podejście CFD pozostaje przy tym alternatywą dla badań w tunelu aerodynamicznym.
Poznaj nasze kompetencje, projekty i opracowania techniczne, aby wyjść poza FAQ.
Analiza CFD wpływu wiatru na farmę fotowoltaiczną: wiatry ekstremalne według Eurokodu i nośność konstrukcji paneli.
Komfort pieszychKomfort pieszych — La Défense
DachDach hotelu — Casablanca
FotowoltaikaKontrola erozji wietrznej — farma fotowoltaiczna
Komfort pieszychKomfort termiczny — szkoła
DachKomfort wiatrowy — dach
WysokościowiecWpływ wiatru — wysokościowiec — Caen
Jakość powietrzaJakość powietrza — dworzec RER Issy
BezpieczeństwoZabezpieczenie obiektu handlowego — ryzyko wiatrowe
WysokościowiecWpływ wiatru — Tours Olympiades — Paryż
SportKomfort wiatrowy — centrum treningowe PSG
Potencjał wiatrowyAnaliza wiatru — La Défense
WysokościowiecWieża Liberté — La Défense
Jakość powietrzaWychwytywanie pyłu zawieszonego — metro
Potencjał wiatrowyBalenciaga — potencjał wiatrowy
Kompetencje CFD, zrealizowane projekty i opracowania techniczne: cała dziedzina Powietrze i wiatr w jednym miejscu.