الحد من انبعاث توربينات الرياح يمكن أن ينقذ الملايين من مزارع الرياح

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

يقوم الباحثون بجمع البيانات الأكثر شمولاً حول كيفية تحرك الرياح عبر محطات طاقة الرياح للمساعدة في تصميم مصانع أكثر كفاءة وتقليل تكاليف طاقة الرياح

قال بوب كير: "طواحين الهواء" ، "لا تأكل".

خلال سنوات من الجفاف ، شاهد كير ، وهو مزارع ماشية ومزارع قمح في أوكلاهوما ، البرك الموجودة في أرضه الزراعية تختفي في الأرض المتكتلة. بدون الماء ، لن يعيش قمحه وماشيته أبدًا. وإذا لم يبقوا على قيد الحياة ، فقد لا تنجو المزرعة أيضًا.

لذلك ، بعد 43 عامًا ، قرر كير أن يزرع شيئًا مختلفًا تمامًا: الريح. قام بتأجير أرضه الجافة إلى مزرعة رياح. "هذا دخل ثابت يمكن الاعتماد عليه" قال الإذاعة الوطنية العامة. "لا داعي للقلق بشأن إطعامهم ، ولا داعي للقلق بشأن كسر الجليد لهم في فصل الشتاء ، ولا داعي للقلق بشأن خروج طواحين الهواء هذه على الطريق. إنها مجرد صفقة لا داعي للقلق ".

يمكن أن تتحسن هذه الصفقة قريبًا للمزارعين مثل كير الذين يعيشون في ولايات غنية بالرياح مثل أوكلاهوما. في ربيع عام 2022 ، سيطلق الباحثون في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) حملة ميدانية دولية متعددة المؤسسات لطاقة الرياح تسمى تجربة اليقظة الأمريكية (الاستيقاظ). بتمويل من مكتب تقنيات طاقة الرياح التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE) ، ستجمع الدراسة مجموعة البيانات الأكثر شمولاً في العالم حول ظاهرة طاقة الرياح في الغلاف الجوي بما في ذلك الاستيقاظ التي يمكن أن تكلف مزرعة الرياح المتوسطة حوالي 10 ٪ من طاقتها المحتملة. بمجرد اكتمال هذه البيانات ، يمكن أن تساعد مزارع الرياح - والمزارعون الذين يؤجرون أراضيهم ، مثل كير - في إنتاج المزيد من الطاقة وتحقيق المزيد من الأرباح أيضًا.

[المحتوى جزءا لا يتجزأ]

فوز الرياح! كيف تتحرك التيارات الهوائية عبر محطات الرياح ليست مفهومة جيدًا. لهذا السبب يستخدم فريق أبحاث AWAKEN الطائرات بدون طيار والليدار لرسم خريطة لكيفية تدفق الرياح بين توربينات الرياح وحولها وتوفير البيانات الهامة التي يمكن أن تساعد المطورين على زيادة عائدات مصنعهم وإنتاج الطاقة. الرسوم المتحركة بواسطة جوش باور ، نريل. نسخة نصية.

مثل القوارب ذات المحركات ، فإن شفرات توربينات الرياح سريعة الحركة تخلق اهتزازات يمكنها تغيير مقدار الطاقة التي تصل إلى التوربينات والنباتات في اتجاه الريح. لكن الحالية نماذج التنبؤ بالطاقة غير دقيق للغاية بحيث لا يمكن تحديد مقدار تكلفة الاستيقاظ بالضبط من حيث الطاقة المفقودة أو الأرباح - أو كيفية منع هذه الخسارة.

يخطط باحثو NREL لتغيير ذلك.

قال "هذه الحملة الميدانية" باتريك موريارتي، أحد كبار المهندسين في NREL الذي يقود مشروع AWAKEN ، "سيعطينا أعلى الملاحظات دقة لتفاعلات جو مزرعة الرياح المتوفرة في العالم اليوم."

في السابق ، صمم موريارتي وزملاؤه في NREL النماذج والمحاكاة لتقدير كيفية تحرك الرياح عبر محطات الرياح. قال موريارتي ، لكن بدون بيانات الرصد لدعمها ، "لا نعرف مدى دقة نماذجنا." الآن ، من ربيع عام 2022 حتى أكتوبر 2023 ، سيجمع الفريق بيانات الرصد هذه باستخدام مجموعة واسعة من أجهزة الاستشعار ، بما في ذلك تلك المثبتة على الطائرات ، في وحول مزارع الرياح التشغيلية.

ولكن قبل أن يتم جمع أي بيانات ، كان موريارتي وفريقه البحثي بحاجة إلى العثور على المواقع المناسبة لوضع أدواتهم للحصول على لقطات واضحة للتوربينات. قال موريارتي: "إذا كانت هناك أشجار أو مبانٍ أو تلال في الطريق ، فسيؤدي ذلك إلى عرقلة جهودنا". وكان هناك: خلال رحلة ميدانية في يوليو إلى أوكلاهوما ، وجد الفريق الكثير من العقبات التي تحول دون التنقل.

بعد ذلك ، بمجرد العثور على الأماكن المثلى لوضع أجهزة الاستشعار الخاصة بهم ، كان على الباحثين إقناع مالكي الأراضي بإيوائها - مقابل الإيجار بالطبع. في شهر يوليو ، التقى موريارتي بمزارع "ودود للغاية" ألقى على الباحثين بأسئلة حول مزارع الرياح في الفناء الخلفي لمنزله. كير ليس الوحيد المهتم بنوع جديد من الزراعة.

لقطة شاشة لواجهة قاعدة بيانات توربين الرياح الأمريكية تظهر أوكلاهوما — تمثل هذه اللطخات العديد من مزارع الرياح المنتشرة عبر ولاية أوكلاهوما الغنية بالرياح. تمثل الألوان المتغيرة مدى قوة توربينات الرياح ، حيث يشير اللون الأزرق إلى تلك التي تنتج طاقة أقل ويمثل اللون الأحمر توربينات الرياح الأكبر. *لقطة شاشة قاعدة بيانات توربينات الرياح الأمريكية بواسطة NREL.*

على مدى السنوات العديدة القادمة ، ستقوم هذه المستشعرات بتدريب أجهزة الليزر الخاصة بها في خمس مزارع رياح في شمال أوكلاهوما - وهو موقع تم اختياره لعدد كبير من مزارع الرياح الحالية وإمكاناته المستقبلية العظيمة. عند وضعها على التوربينات أو بالقرب منها ، فإن أشعة الليزر والرادار الخاصة بأجهزة الاستشعار (مثل تلك المستخدمة من قبل رجال شرطة المرور لمراقبة سرعات السيارة) ستعكس الغبار والحشرات - نظرًا لأن سرعات الرياح المختلفة والمسارات تغير كيفية تذبذب هذه الجسيمات ، يمكن أن تساعد هذه البيانات في إنشاء ثلاثة -صورة الأبعاد كيف تتحرك تيارات الرياح حول التوربينات.

لكن الاستيقاظ على نطاق واسع يمكن أن يستمر 20 ميلاً أو أكثر ويصل إلى محطات رياح مختلفة تمامًا. قال موريارتي: "لا يوجد نظام مراقبة لديه هذا النوع من المدى". "عاجلاً أم آجلاً ، أنت بحاجة إلى طائرة."

بالنسبة للخطوة الأخيرة من حملة AWAKEN الميدانية ، ستطير الطائرات المتخصصة بأجهزة استشعار من مصنع إلى آخر لجمع تلك البيانات واسعة النطاق وفهم كيفية تأثير الاستيقاظ من محطة رياح واحدة على جيرانها. في الوقت نفسه ، ستستخدم الطائرات بدون طيار مستشعرات أسرع لالتقاط بيانات أكثر دقة من الأدوات السابقة.

بعد ذلك ، عندما يتم تجميع البيانات في عام 2023 ، سيقوم الباحثون بتحديد التأثيرات الجوية وإنشاء مجموعة بيانات مفتوحة المصدر يمكن الوصول إليها عالميًا (يتم استضافتها في وزارة الطاقة) أرشيف بيانات الرياح والبوابة). يمكن أن توفر هذه البيانات لمطوري مزارع الرياح الإرشادات التي هم في أمس الحاجة إليها حول كيفية وضع توربينات الرياح الخاصة بهم لزيادة إنتاج الطاقة في مصانعهم. يمكن أن تولد مثل هذه التصميمات الواعية لمصانع الرياح طاقة أكثر بنسبة تصل إلى 5٪ (ومعها المزيد من الإيرادات).

بعد انتهاء AWAKEN ، يأمل موريارتي في إجراء حملة ميدانية ضخمة مماثلة لرسم تأثيرات الاستيقاظ فيها نباتات الرياح البحرية - النباتات العائمة على وجه الخصوص ، والتي لا تتوفر سوى القليل من البيانات عنها. لكن موريارتي تأمل أيضًا في تحسين أدوات جمع البيانات الخاصة بها لعمل خريطة عالية الدقة في النهاية لكيفية تحرك الرياح عبر محطات الرياح.

قال موريارتي: "نحن نقترب". المحطة الأولى: أوكلاهوما.

معرفة المزيد عن استيقظ و NREL أبحاث طاقة الرياح.

المادة مجاملة من المختبر الوطني للطاقة المتجددة.

هل تقدر أصالة CleanTechnica؟ النظر في أن تصبح عضو في CleanTechnica أو داعم أو فني أو سفير - أو راعي على Patreon.