La modellizzazione del computer aiuta a costruire lo stadio a energia solare

Quando l'ottavo World Games si aprirà giovedì a Taiwan, l'evento inaugurerà un audace nuovo stadio progettato non solo per il potere, il raffreddamento e l'acqua stessa, ma anche per resistere ai tifoni dell'isola tropicale e terremoti.

I funzionari della città di Kaohsiung, la seconda città più grande di Taiwan dopo la capitale, Taipei, ingaggiarono il famoso architetto giapponese Toyo Ito per progettare lo stadio, stabilendo solo che utilizzava l'energia solare nel progetto.

"Kaohsiung ottiene il massimo soleggiamento a Taiwan, per questo motivo volevamo utilizzare i pannelli solari", ha affermato Su Chih-hsun, vice capo dell'ufficio di costruzione dell'ufficio lavori pubblici di Kaohsiung. "Taiwan produce anche molti pannelli solari, ma non avevamo fattorie solari", ha detto, "fino ad ora".

Il risultato è uno stadio da 55.000 posti che si colloca tra gli edifici più rispettosi dell'ambiente nel mondo ed è così bello che è stato definito "storditore solare".

La tecnologia dell'informazione ha svolto un ruolo importante nella progettazione e costruzione della struttura.

Per cominciare, i pannelli solari utilizzati nel tetto non sono semplicemente posizionati in cima o integrato nella struttura: sono il tetto. I costruttori hanno dovuto creare nuovi materiali durante la costruzione e montare i pannelli in modo da poter resistere agli elementi proteggendo gli spettatori.

"Abbiamo creato nuovi materiali per costruire il tetto, pannelli solari combinati con il materiale del tetto e abbiamo utilizzato la modellazione computerizzata per determinare il possibile impatto che terremoti e tifoni avrebbero su di esso ", ha detto Su.

La modellizzazione al computer ha anche aiutato a determinare come il tetto potesse essere usato per ombreggiare gli spettatori dal sole tropicale di Kaohsiung.

Il risultato è una straordinaria progettazione del tetto che vanta 8.844 pannelli solari in tutto. I pannelli conferiscono al tetto un aspetto squamato e metallico simile alla pelle di serpente. I residenti locali hanno già iniziato a dargli soprannomi come il "serpente di cristallo" o "coda di drago". Uno sguardo sotto il tetto alla colonna di pilastri di cemento che curva attorno allo stadio conferisce ulteriore credibilità ai loro nomi descrittivi.

Su ridacchia ai soprannomi, dicendo che gli piace pensare al tetto non come un serpente ma come una persona che apre le braccia per un grande abbraccio, a causa della grande apertura nella parte anteriore dello stadio destinata a promuovere il flusso del vento.

Non è un caso che vento e acqua abbiano avuto un ruolo nel design del tetto. Feng shui (letteralmente, vento e acqua) è un sistema tradizionale cinese di estetica che determina il design e la disposizione degli oggetti per migliorare il flusso positivo di energia universale.

Il Central Weather Bureau di Taiwan ha aiutato a determinare la direzione del vento estivo per i progettisti e il computer dello stadio la simulazione mostrò loro come la struttura potesse massimizzare l'effetto di raffreddamento naturale del vento.

A tal fine, i lati e il tetto dello stadio non si incontrano in un cerchio, ma si spiegano come descritto da Su, creando una galleria del vento naturale per persone fresche durante le estati calde. I costruttori hanno anche aggiunto una fontana a forma di mezzaluna all'ingresso perché i venti possano passare nello stadio.

"Le fontane davanti condizionano l'aria in modo naturale", ha detto Su.

I pianificatori hanno tenuto gli atleti in mente quando hanno creato il sistema del vento. Dato che il vento può influire sulle prestazioni in molti eventi, compresi gli sport su pista e sul campo, come lo sprint, la modellazione al computer ha aiutato i progettisti a garantire una velocità massima del vento sul campo di gara di 2 metri al secondo, per conformarsi agli standard sportivi internazionali.

Senza computer, la modellazione per molti aspetti dello stadio sarebbe stata ancora possibile, ma sarebbe stato molto più dispendioso in termini di tempo e molto meno accurato, ha detto Su. La precisione è importante per una serie di motivi, principalmente di sicurezza. I tifoni colpiscono Taiwan con forti venti e pioggia ogni anno e migliaia di terremoti scuotono l'isola. La maggior parte dei temblors è così piccola che vengono rilevati solo da strumenti scientifici, ma alcuni hanno rovesciato edifici e ucciso persone.

In totale, il tetto è costato circa NT $ 800 milioni (US $ 24,3 milioni) per la costruzione, Su ha detto, con NT $ 500 milioni della scheda per i pannelli solari da solo. Ma nel tempo, il tetto contribuirà a ripagarsi.

Durante gli eventi, il tetto fornisce il 70% del fabbisogno elettrico dello stadio, l'altro il 30% proviene dalla compagnia elettrica statale. Quando non sono in uso, la maggior parte dell'energia generata dal tetto solare arriva nei quartieri circostanti della città.

I funzionari stimano che lo stadio genererà una media di 1,1 milioni di chilowattora all'anno, e al costo attuale dell'elettricità a Taiwan, NT $ 3 per kilowattora, la struttura salverà 3,3 milioni di NT $ all'anno per la città.

Ecco dove l'IT ricopre nuovamente un ruolo chiave nel nuovo stadio. I chip del sensore sul tetto tengono traccia di tutta l'assunzione e distribuzione di elettricità, inviando le informazioni ai server nella stazione di controllo, che è simile a una piccola centrale elettrica all'interno della struttura.

Un altro tipo di chip del sensore tiene traccia del tetto solare farm risolvendo i problemi relativi a pannelli rotti o danneggiati. Ci sono da 20 a 30 chip di sensori per fila di pannelli solari e circa 200 file sul tetto.

I pianificatori dell'edificio avevano ancora un compito per lo stadio, come se la produzione di energia, l'ombra e il tunneling del vento non fossero sufficienti.

Il tetto raccoglie anche l'acqua piovana per l'uso all'interno dello stadio. Piove frequentemente a Kaohsiung, anche se solo per una parte della giornata.

Un sistema di tubi convoglia l'acqua per tenere i serbatoi sotterranei dove è sterilizzato e poi riutilizzato nelle stanze di riposo, per l'erba e la fontana a mezza luna, e altrove.

Il tocco finale sullo stadio è stato un occhio verso l'utilizzo di materiali riciclabili. Gran parte dello stadio può essere riutilizzato o riciclato, ha detto Su, compreso l'acciaio in tutto il telaio, i sedili di plastica e altro.

I World Games, svoltisi dal 16 al 26 luglio di quest'anno, sono un evento internazionale per lo sport non giocato nel Giochi olimpici, tra cui Rugby, Sumo wrestling, squash, arrampicata su roccia, corse di dragon boat, paracadutismo e tiro alla fune.