محتوى الصفحة
نشرة بيانات التوربين تعطي منحنى قدرة واحداً، لكن مزرعة الرياح لا تعمل عليه أبداً. فقصّ الرياح وكثافة الهواء وأثر التوربينات التي أمامها وتخفيض القدرة في الحر وتقليص الشبكة كلها تقتطع من الطاقة. برنامج محاكاة التوأم الرقمي لتوربينات الرياح يضع كل واحد من هذه الفواقد على مؤشر خاص به.
يعيد برنامج التوأم الرقمي للطاقة المتجددة من أصفان بناء مزرعة دومة الجندل للرياح في السعودية، أول مزرعة رياح بحجم المرافق في المملكة، كنموذج ثلاثي الأبعاد حيّ بـ 99 توربيناً والصاري الجوي ونظام التجميع ومحطة التحويل. الرياح عند ارتفاع المحور ومنحنى القدرة وفواقد الأثر كلها محسوبة، فتغيير اتجاه الرياح يغيّر القدرة المنتجة. هذا الدليل موجّه للجامعات والكليات التقنية ومراكز التدريب في قطر.
حمّل البرنامج والبروشور ودليل المستخدم
يعمل برنامج التوأم الرقمي للطاقة المتجددة على ويندوز 10 و11. النسخة التجريبية لا تحتاج مفتاحاً ولا بيانات دفع ولا حساباً.
دليل المستخدم متاح أيضاً بالإنجليزية.
ما الذي يحاكيه التوأم الرقمي لـطاقة الرياح
المحطة المرجعية هي مزرعة دومة الجندل للرياح في السعودية. أرقامها مأخوذة من البيانات المنشورة للمشغّل، وتظهر في بطاقة بيانات المحطة داخل البرنامج.
| المشغّل | EDF Renewables ومصدر (شركة دومة الجندل للرياح) |
|---|---|
| التشغيل | 2021 – 2022، أول مزرعة رياح بحجم المرافق في السعودية |
| القدرة | 400 ميغاواط (99 × Vestas V150-4.2 ميغاواط) |
| التقنية | دوّار بقطر 150 م، وارتفاع محور 105 م، ومحطة تحويل 33/380 ك.ف |
أكبر مزرعة رياح في الشرق الأوسط عند تشغيلها، تنتج نحو 1.4 تيراواط ساعة سنوياً بتعرفة قياسية منخفضة قدرها 2.13 سنت أمريكي لكل كيلوواط ساعة. ويحسب التوأم الرياح عند ارتفاع المحور من إحصاءات الموقع (قصّ الرياح وكثافة الهواء)، ومنحنى قدرة التوربين بسرعات بدء التشغيل والقدرة المقنّنة والإيقاف، وفواقد الأثر التابعة لاتجاه الرياح، وتخفيض القدرة في الحر، والتقليص، ومعامل السعة، والتكلفة المستوية للكهرباء، وCO₂ المتجنَّب.
القيم الحية في لوحة المتابعة
تعرض لوحة المتابعة مؤشرات بعلامات الحدود، ورسوماً بيانية للاتجاهات على مدى ساعة أو 24 ساعة أو 31 يوماً، ومخطط سانكي لتدفق الطاقة، وقائمة الإنذارات الحية. وأهم المؤشرات في هذه المحطة:
- صافي القدرة إلى الشبكة
- سرعة الرياح عند ارتفاع المحور
- التوربينات المنتجة
- معامل قدرة الدوّار (Cp)
- معامل السعة لسبعة أيام
- التكلفة المستوية للكهرباء
- CO₂ المتجنَّب
سيناريوهات للتشغيل في الصف
كل سيناريو يغيّر المحطة بنقرة واحدة، وتتبعه كل القيم المرتبطة به. شغّل أحدها، واطلب من الصف توقّع ما سيحدث، ثم قارنوا بما يُظهره التوأم:
- يوم ربيعي نموذجي: نظام الرياح المرجعي.
- عاصفة: تتوقف التوربينات فوق 25 م/ث وتهبط القدرة إلى الصفر في ذروة الرياح.
- يوم هادئ بضغط مرتفع: رياح ضعيفة ومعامل سعة يوضّح لماذا تحتاج الرياح إلى مزيج من المصادر.
- عاصفة رملية: تآكل الشفرات والغبار يخفّضان الأداء.
- موجة حر صيفية: الهواء الساخن الخفيف وتخفيض القدرة يقلّلان الإنتاج عند سرعة الرياح نفسها.
- أمر تقليص من الشبكة (50 %): الشبكة لا الرياح هي ما يحدّ الإنتاج.
- إعادة التأهيل (60 × 6.6 ميغاواط، دوّارات 170 م): توربينات أقل وأكبر في الموقع نفسه.
مكونات المحطة التي يمكن فحصها
انقر على أي تسمية في المشهد ثلاثي الأبعاد، أو على أي مكوّن في القائمة الجانبية، لترى قيمه الحية ووصفاً مختصراً له:
- توربينات الرياح
- الناسِل (الدوّار وعلبة التروس والمولّد)
- الصاري الجوي ونظام SCADA
- نظام التجميع 33 ك.ف
- محطة التحويل 33/380 ك.ف
- مبنى التشغيل والصيانة والأداء
ما الذي يتعلّمه الطلاب
لكل تقنية صفحات تعلّم خاصة بها (نظرة عامة، والعملية خطوة بخطوة، والمعادلات الأساسية، وبطاقة بيانات المحطة الحقيقية، والبيئة، ومسرد مصطلحات) وبنك أسئلة خاص بها. ومن نواتج التعلّم النموذجية:
- استقراء سرعة الرياح إلى ارتفاع المحور وشرح أثر كثافة الهواء على القدرة.
- قراءة منحنى القدرة بسرعات بدء التشغيل والقدرة المقنّنة والإيقاف، وربطه بمؤشر Cp.
- شرح فواقد الأثر ولماذا يغيّر اتجاه الرياح إنتاج المزرعة.
- حساب معامل السعة والتكلفة المستوية للكهرباء ومقارنة حالة إعادة التأهيل.
تعمل الاختبارات بوضع التدريب أو الامتحان المؤقّت، وتتضمن أسئلة على البيانات الحية، وتطبع الشهادات. ومع ترخيص المشرف تُجمع نتائج الصف كاملاً في مجلد مشترك دون حاجة إلى خادم. وللتدريب العملي على المعدات، استخدم التوأم مع تدريب تركيب توربينات الرياح بالواقع الافتراضي من أصفان.
ابنِ محطة طاقة الرياح الخاصة بك
تخطّط لمزرعة رياح؟ أدخل عدد التوربينات ونوعها وارتفاع المحور وبيانات رياح الموقع، فيبني البرنامج توأماً ثلاثي الأبعاد لمزرعتك ويشغّل عليه فيزياء الرياح نفسها بأرقامك.
هذا التوأم واحد من سبعة في البرنامج نفسه. اطّلع على الدليل الشامل برنامج محاكاة التوأم الرقمي للطاقة المتجددة لمعرفة المحطات الست الأخرى.
النسخة التجريبية والتراخيص ومتطلبات التشغيل
تفتح النسخة التجريبية لمدة 14 يوماً التوائم الرقمية السبعة بقيمها الحية وزوايا الكاميرا وإضاءة الليل والنهار، وكل صفحات التعلّم، ولغتي الواجهة، وسرعات محاكاة حتى 10 أضعاف. ويفتح الترخيص لوحة المتابعة وبيانات المحطة والسيناريوهات، والاختبارات والشهادات، والتقارير وتصدير البيانات، وسرعات المحاكاة الأعلى، ومنشئ المحطات، ووضع الصف. التراخيص شهرية أو سنوية، ويمكن أن تغطي التقنيات السبع أو ما تدرّسه منها فقط، وتضيف تراخيص المشرف جدول نتائج الصف.
- نظام التشغيل: ويندوز 10 أو 11، 64 بت
- الذاكرة: 4 غيغابايت كحد أدنى، ويُنصح بـ 8 غيغابايت أو أكثر
- الرسوميات: أي شريحة تدعم WebGL 2 (Intel HD 500 أو أحدث)
- مساحة القرص: 600 ميغابايت كحد أدنى، ويُنصح بـ 1 غيغابايت
- الإنترنت: غير مطلوب، ويُستخدم فقط للتحديثات التلقائية وصور الأقمار الصناعية
- صلاحيات المستخدم: مستخدم عادي، دون كلمة مرور المسؤول
الأسئلة الشائعة: برنامج محاكاة التوأم الرقمي لتوربينات الرياح
ما هو برنامج محاكاة التوأم الرقمي لتوربينات الرياح؟
هو برنامج يعيد بناء توربينات الرياح ومزرعتها بالأبعاد الثلاثية ويقودها بنموذج فيزيائي: الرياح عند ارتفاع المحور ومنحنى القدرة والأثر وتخفيض القدرة والتقليص كلها تُحسب لحظياً. ويقوم برنامج التوأم الرقمي للطاقة المتجددة من أصفان بذلك لمزرعة دومة الجندل.
ما طراز التوربين الذي تتم محاكاته؟
تستخدم المزرعة المرجعية 99 توربين Vestas V150-4.2 ميغاواط بدوّارات قطرها 150 م على ارتفاع محور 105 م، بإجمالي 400 ميغاواط.
هل تشمل المحاكاة فواقد الأثر؟
نعم. فواقد الأثر تعتمد على اتجاه الرياح وهي جزء من نموذج المزرعة، إلى جانب قصّ الرياح وكثافة الهواء وتخفيض القدرة في الحر.
هل أستطيع محاكاة عاصفة أو عاصفة رملية؟
نعم. تشمل السيناريوهات عاصفة تتوقف فيها التوربينات فوق 25 م/ث، وعاصفة رملية بتآكل الشفرات والغبار، وموجة حر، وتقليص الشبكة، وإعادة التأهيل بتوربينات 6.6 ميغاواط.
كيف أحصل على توأم توربينات الرياح؟
حمّل النسخة التجريبية لمدة 14 يوماً لويندوز. يُفتح توأم دومة الجندل والمحطات الست الأخرى فوراً بقيمها الحية.