توربین های بادی در رادار های هواشناسی اختلال ایجاد می نمایند! - لوکو

مکانیسم ایجاد امواج کاذب به وسیله پره های چرخان

اختلال در رادارهای هواشناسی به علت ماهیت رفت وبرگشتی پالس های رادیویی در این سامانه ها ایجاد می شود. آنتن های پایش جوی امواجی موسوم به پالس های رادیویی ارسال می نمایند که پس از برخورد با ذرات باران، برف، تگرگ یا موانع فیزیکی به گیرنده بازمی گردند. پره های فلزی یا کامپوزیتی بزرگ وقتی در مسیر این امواج می چرخند، بازتابی شدید ایجاد می نمایند که پردازشگر رادار آن را به عنوان توده بارشی سنگین یا حرکت چرخشی هوا تفسیر می نماید. در حادثه استان ایلینوی امواج بازگشتی از پره ها سیگنال های واقعی ابر تندری را پنهان کردند و تنها پس از عبور کامل طوفان از روی مزرعه بادی بود که داده های صحیح روی مانیتورها نقش بست.

سابقه بروز این ناهنجاری ها به سال ها پیش از حادثه ایلینوی بازمی شود و نمونه های متعددی در پایگاه های داده ثبت شده است. حدود یک دهه پیش، کارشناسان در شهرستان دوج (Dodge County) واقع در ویسکانسین متوجه سیگنال های عجیبی روی صفحه پایش شدند. رادار در منطقه ای که توربین ها نصب شده بودند بارش شدید نشان می داد، درحالی که تصاویر ماهواره ای آسمانی کاملاً صاف و بدون ابر را ثبت نموده بودند. کارشناسان با آنالیز هندسه منطقه پی بردند که خطای دید رادار مستقیماً حاصل بازتاب امواج از بدنه سازه های بادی غول پیکر است.

چالش های جانبی انرژی بادی برای طبیعت و ایمنی

موقعیت جغرافیایی نامناسب و ارتفاع سازه ها عامل اصلی تداخل امواج با رادارهای داپلر (Doppler radar) به شمار می رود. در ویسکانسین توربین ها در ارتفاع 357 متری از سطح دریا و در فاصله 48 کیلومتری شمال رادار پایگاه سالیوان (Sullivan) نصب شده بودند. تداخل پره های غول پیکر با پرتوهای رادار باعث بروز پدیده اهداف کاذب در پیش بینی وضع هوا می شود. این خطای محاسباتی خطرات جانی پنهانی به همراه دارد، زیرا در شرایط بحرانی زمان واکنش مردم را به شدت کاهش می دهد. علاوه بر پایش جوی، سازه های بادی پیامدهای زیست محیطی دیگری هم دارند؛ به طوری که مزارع شناور در پرتغال زیستگاه های دریایی را دگرگون نموده اند و در وایومینگ نیز تا پیش از به کارگیری دوربین های هوشمند، عقاب های زیادی با پره ها برخورد می کردند.

تلفیق فناوری های نوین پایش با برنامه ریزی شهری و اقلیمی تنها راه چاره کاهش خطای پیش بینی وضع هوا است. وزارت انرژی ایالات متحده اکنون ضوابط سفت وسختی تدوین نموده است تا سازندگان پیش از احداث هر نیروگاه بادی، تداخل احتمالی با تجهیزات پایش جوی را ارزیابی نمایند. سازمان ملی اقیانوسی و جوی آمریکا سامانه ای مبتنی بر سیستم اطلاعات جغرافیایی طراحی نموده است که به مهندسان امکان می دهد پیش از ساخت توربین، میدان دید راداری را شبیه سازی نموده و نقاط کور راداری را پیش بینی نمایند تا هشدارهای جوی با حداکثر دقت به دست شهروندان برسد.

فناوری های نوظهور برای پالایش داده های راداری

دانشمندان برای حل این معضل در حال ارتقای نرم افزارهای پردازش سیگنال با استفاده از الگوریتم های هوش مصنوعی هستند. این برنامه ها می توانند تفاوت سرعت و الگوی حرکت پره های دوار را از قطرات باران یا طوفان های چرخشی تشخیص دهند و بازتاب پره ها را از صفحه رادار حذف نمایند. از سوی دیگر طراحان سازه های بادی در کوشش هستند با به کارگیری مواد جاذب امواج راداری در ساختار پره ها بازتاب سیگنال ها را به حداقل برسانند. این پوشش های ویژه که پیش تر در صنایع هوایی رادارگریز کاربرد داشتند، انرژی موج را به گرما تبدیل نموده و مانع برگشت آن به دکل مخابراتی می شوند.

یکی دیگر از روینمودهای فنی نوین، استفاده از فرستنده های کمکی در فواصل بین مزارع بادی و پایگاه های پایش جوی است. این دستگاه های کوچک با ارسال سیگنال های تصحیح نماینده، سایه کوری را که پشت توربین ها تشکیل می شود پر می نمایند. هماهنگی میان سازمان های هواپیمایی، ارتش و مراکز هواشناسی برای توسعه رادارهای آرایه فازی دیجیتال نیز سرعت گرفته است تا سیستم های نظارتی بتوانند به جای یک پرتو متمرکز، پرتوهای متعدد را هم زمان به زوایای مختلف بفرستند و اجسام ثابت را از توده های متحرک متمایز نمایند.

هم گرایی مهندسی مخابرات، فیزیک جو و انرژی های تنوپذیر منظره امیدوارنماینده ای برای پیشگیری از حوادث مرگبار ایجاد نموده است. بشر نمی تواند به علت نگرانی از خطای راداری توسعه انرژی پاک را متوقف کند و از طرف دیگر تضعیف سامانه های هشدار طوفان نیز به قیمت جان انسان ها تمام می شود. تلفیق هوشمندانه شبیه سازی های مکانی، پوشش های پیشرفته کامپوزیتی و پردازش دیجیتال داده ها این اطمینان را می دهد که توربین ها بدون کور کردن چشم هواشناسان، برق پاک شبکه را تأمین خواهند کرد.

منبع

پیشنهاد اختصاصی سردبیر (علیرضا مجیدی)

این مقاله مجذوب کننده و جالب بود؟! پس برای خواندن این نوشته های مرتبط کلیک کنید:

• مردی که به دنیا خندید و تکه ای از هندوانه اش در تاریخ وب ایران ماند
• چند وقت یک بار باید حوله حمام را بشوییم؟ راهنمای علمی بهداشت حوله
• داروی نو حمله خواب (نارکولپسی) و تحولی بزرگ در درمان بیماری حمله خواب
• نقش مکانیک سیالات و گرداب های خون در بروز آنوریسم آئورت
• تحلیل اجرا بازی Elden Ring روی کنسول نینتندو سوییچ 2
• رازهای معماری تاریک و سفر به دنیای زیرین در چاه های کوئینتا دا رگالیرا