Pemodelan Komputer Membantu Membangun Stadion Bertenaga Matahari

Ketika Pertandingan Dunia ke-8 dibuka di Taiwan pada hari Kamis, acara akan meresmikan stadion baru yang berani yang dirancang tidak hanya untuk tenaga, dingin dan air itu sendiri, tetapi juga untuk menahan topan pulau tropis ini. dan gempa bumi.

Pejabat kota di Kaohsiung, kota terbesar kedua di Taiwan setelah ibukota, Taipei, menyewa arsitek Jepang terkenal Toyo Ito untuk mendesain stadion, yang hanya menetapkan bahwa ia menggunakan tenaga surya dalam desain.

"Kaohsiung mendapatkan sinar matahari terbanyak di Taiwan, itulah mengapa kami ingin menggunakan panel surya," kata Su Chih-hsun, wakil kepala insinyur dari kantor konstruksi di biro umum Kaohsiung. "Taiwan juga memproduksi banyak panel surya, namun kami tidak memiliki ladang tenaga surya," katanya, mengatakan "sampai sekarang."

Hasilnya adalah stadion berkapasitas 55.000 tempat duduk yang menempati rangking paling ramah lingkungan di dunia dan sangat indah itu disebut 'matahari-powered stunner.'

Teknologi informasi memainkan peran penting dalam merancang dan membangun fasilitas.

Sebagai permulaan, panel surya yang digunakan di atap tidak hanya ditempatkan di atas atau diintegrasikan ke dalam struktur: mereka adalah atap. Para pembangun harus membuat bahan baru selama konstruksi dan menyesuaikan panel bersama-sama sehingga mereka dapat menahan elemen sambil melindungi penonton.

"Kami menciptakan bahan baru untuk membangun atap, panel surya yang dikombinasikan dengan bahan atap, dan kami menggunakan pemodelan komputer untuk menentukan kemungkinan dampak gempa bumi dan topan di atasnya, "kata Su.

Pemodelan komputer juga membantu menentukan bagaimana atap bisa digunakan untuk memayungi penonton dari matahari tropis Kaohsiung.

Hasilnya adalah desain atap memukau yang membanggakan 8.844 panel surya semuanya. Panel memberikan atap tampak bersisik, metalik mirip dengan kulit ular. Penduduk setempat sudah mulai memberikan julukan seperti 'ular kristal' atau 'ekor naga'. Sebuah pemandangan di bawah atap di tiang pilar pilar yang mirip tulang belakang yang melengkung di sekitar stadion memberikan kepercayaan lebih jauh kepada nama-nama deskriptif mereka.

Su terkekeh mendengar nama panggilan, mengatakan bahwa dia suka berpikir tentang atap bukan sebagai ular tetapi sebagai seseorang membuka tangannya untuk pelukan besar, karena pembukaan besar di depan stadion dimaksudkan untuk mempromosikan aliran angin.

Tidak ada angin dan air yang kebetulan memainkan bagian dalam desain atap. Feng shui (secara harfiah, angin dan air) adalah sistem estetika tradisional Tiongkok yang menentukan desain dan penempatan objek untuk meningkatkan aliran positif energi universal.

Biro Pusat Cuaca Taiwan membantu menentukan arah angin musim panas bagi para perancang stadion dan komputer simulasi menunjukkan kepada mereka bagaimana struktur dapat memaksimalkan efek pendinginan alami dari angin.

Untuk itu, sisi dan atap stadion tidak bertemu dalam lingkaran tetapi malah melebar seperti Su dijelaskan, menciptakan terowongan angin alami untuk mendinginkan orang selama musim panas yang panas. Para pembangun juga menambahkan air mancur berbentuk bulan sabit di pintu masuk agar angin melewatinya dalam perjalanan ke stadion.

"Air mancur di depan menyiratkan udara secara alami," kata Su.

Para perencana menjaga para atlet di keberatan ketika mereka menciptakan sistem angin. Karena angin dapat mempengaruhi kinerja dalam banyak peristiwa, termasuk olahraga trek dan lapangan seperti berlari, pemodelan komputer membantu desainer memastikan kecepatan angin maksimum di bidang kompetisi 2 meter per detik, agar sesuai dengan standar olahraga internasional.

Tanpa komputer, pemodelan untuk banyak aspek stadion masih mungkin dilakukan tetapi akan jauh lebih memakan waktu dan jauh lebih tidak akurat, kata Su. Akurasi penting untuk sejumlah alasan, terutama keamanan. Topan mencambuk Taiwan dengan angin kencang dan hujan setiap tahun, dan ribuan gempa bumi mengguncang pulau itu. Sebagian besar tembikar begitu kecil sehingga hanya dijemput oleh alat-alat ilmiah, tetapi beberapa telah menggulingkan bangunan dan membunuh orang.

Secara keseluruhan, biaya atap sekitar NT $ 800 juta (US $ 24,3 juta) untuk membangun, kata Su, dengan NT $ 500 juta dari tab untuk panel surya saja. Namun seiring waktu, atap akan membantu membayar sendiri.

Selama acara, atap memasok 70 persen kebutuhan listrik stadion, 30 persen lainnya berasal dari perusahaan listrik negara. Ketika tidak digunakan, sebagian besar daya yang dihasilkan oleh atap matahari pergi ke lingkungan sekitarnya di kota.

Pejabat memperkirakan stadion akan menghasilkan rata-rata 1,1 juta kilowatt-jam per tahun, dan dengan biaya listrik saat ini di Taiwan, NT $ 3 per kilowatt-hour, struktur akan menghemat NT $ 3,3 juta per tahun untuk kota.

Di sinilah IT kembali memainkan peran kunci di stadion baru. Sensor chip di atap melacak semua asupan listrik dan distribusi, mengirim informasi ke server di stasiun kontrol, yang mirip dengan pembangkit listrik kecil di dalam fasilitas.

Jenis lain dari chip sensor melacak matahari atap pertanian dengan pemecahan masalah untuk panel yang rusak atau rusak. Ada 20 hingga 30 chip sensor per baris panel surya, dan sekitar 200 baris di atap.

Para perencana bangunan memiliki satu tugas lagi untuk stadion, seolah-olah pembangkit listrik, bayangan dan terowongan angin tidak cukup.

Atap juga mengumpulkan air hujan untuk digunakan di dalam stadion. Hujan sering terjadi di Kaohsiung, jika hanya untuk sebagian dari hari.

Sebuah sistem pipa menyalurkan air ke tangki penahan bawah tanah di mana itu disterilkan dan kemudian digunakan kembali di kamar kecil, untuk rumput dan air mancur setengah bulan, dan di tempat lain..

Sentuhan terakhir di stadion adalah mata untuk menggunakan bahan yang dapat didaur ulang. Sebagian besar stadion dapat digunakan kembali atau didaur ulang, kata Su, termasuk baja di seluruh frame, kursi plastik dan banyak lagi.

The World Games, yang diadakan 16-26 Juli tahun ini, adalah acara internasional untuk olahraga yang tidak dimainkan di Olimpiade, termasuk Rugby, gulat sumo, squash, panjat tebing, balap perahu naga, terjun payung, dan tarik tambang.