אפיון שובל טורבולנטי במורד דגם טורבינת רוח: מידול פיזיקאלי במנהרת רוח לטובת חקר השפעתו על סביבת קווי מתח

לתופעת השובל, אשר מלווה את תהליך קצירת האנרגיה מהרוח, תיתכן הפרעה מכנית על קווי מתח גבוה כתוצאה ממפגש בין תדירויות אופייניות לרוח בשובל לבין אופני התנודה העצמיים של קווי המתח ו/או התקניו הנלווים. להשפעה זו השלכה מידית על הבטיחות, התכנון והתחזוקה של קווי מתח עילי בסביבתן של חוות רוח, ומכאן על עתיד משק החשמל הוותיק והמתחדש בארץ. הספרות המקצועית על מודלים מתמטיים (סמי-אמפיריים וסימולציות מחשב CFD), בנושא הנ"ל אומנם רבה ומגוונת אך מוגבלת מבחינה יישומית. השימוש היישומי במודלים מוגבל ודורש קרובים המתבססים על ידע משלים הן ברמת הפיזיקה של תופעת השובל הטורבולנטי מטורבינה פרטיקולרית, והן ברמת ההשפעה של התנאים הסביבתיים הייחודיים לחווה נידונה (בעיקר, יציבות אטמוספרית, תבליט ותכסית).

כיום, הדרך האופטימאלית להפקת הידע הנ"ל הוא שילוב והזנה הדדית של מידע משלשה תחומים:

א. מודלים מתמטיים (כלי ניבויי חשוב אך מקורב).

ב. מנהרות רוח (מידע מרחבי וזמני, עם מובהקות ותנאים נשלטים).

ג. מדידות שדה באתר הספציפי (המידע ה"אמיתי" אך מוגבל בזמן ובמרחב).

המחקר הנוכחי נועד לספק צעד ראשון בכיוון שילוב המידע המופק ממנהרות רוח לנושא. כשלב ראשון, יבנה מודל פיזיקאלי מוקטן לשובל מטורבינת רוח תלת-להבית ובודדת במנהרת הרוח הסביבתית. הטורבינה תוצב בשכבת גבול אטמוספרית ניטראלית, עם דמיות חלקית (גאומטרית וקינמטית) לשובל מטורבינה הפועלת באחת החוות בארץ. מדידות זרימה מפורטות במורד הרוח מדגם הטורבינה במנהרה, יאפשרו להגדיר את מאפייניו של השובל ואת מידת תאימותו של המודל לתנאי השדה הפיזיקאלי.

למודל הפיזיקאלי המוצע מספר תרומות לנושא הנדון:

1. מספק נתונים ייחודיים ברמת המובהקות הסטטיסטית, לטובת בחינת המגבלות והיתרונות של מודלים מתמטיים מקורבים, בהקשר היישומי של קווי מתח עילי באתר הנבחר.
2. מאפשר תכנון מושכל של מדידות שדה באתר הנבחר. אלו בתורם, יתמכו ויספקו מידע משלים הן למודל הפיזיקאלי והן להערכות מתמטיות.
3. יהווה בסיס מדעי להרחבה עתידית של מודל השובל הבודד לשובל הנוצר מאוסף טורבינות, וכתלות בפריסה המרחבית של הטורבינות באתר ביחס לכיוון הרוח.

שילוב הסעיפים לעיל יאפשרו לבחון באופן כמותי את ההשלכות העתידיות של חווה פעילה על קווי מתח עילי בסביבתה ואת מידת הישימות של הרחבות עתידיות ו/או פתרונות מעשיים בחווה הנבחרת.