تطوير طاقة الرياح البحرية في الولايات المتحدة ونماذج التيار النفاث

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

تساعد نماذج التيار النفاث في إرشاد تطوير طاقة الرياح البحرية في الولايات المتحدة.

نشرت أصلا من قبل كورنيل كرونيكل.
بقلم إيريك لين، متخصص الاتصالات في كلية الهندسة.

مع تخطيط الحكومة الفيدرالية لعقد أكبر عملية بيع لعقود إيجار مزارع الرياح البحرية في تاريخ البلاد، يمكن لدراسة جديدة في جامعة كورنيل أن تساعد في تطوير مزارع الرياح البحرية من خلال توفير نماذج مفصلة تميز تردد وكثافة وارتفاع الطائرات النفاثة ذات المستوى المنخفض. تيارات فوق المنطقة الساحلية الأطلسية الأمريكية.

البحث، "حدوث نفاثات منخفضة المستوى فوق المنطقة الساحلية الشرقية للولايات المتحدة على المرتفعات ذات الصلة بطاقة الرياح،" تم نشره في 9 يناير في المجلة أسواق الطاقة. وجدت الدراسة أن التيارات النفاثة تحدث على مستوى منخفض بدرجة كافية للوصول إلى طائرات توربينات الرياح الدوارة في مزارع الرياح المخطط لها قبالة الساحل الشرقي للولايات المتحدة، وفقًا للمؤلفة المشاركة جيني أيرد، طالبة الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا. مختبر بارثيلمي لطاقة الرياح في كلية سيبلي للهندسة الميكانيكية وهندسة الفضاء في كلية الهندسة.

يمكن أن يكون للطائرات النفاثة ذات المستوى المنخفض - تيارات الهواء سريعة الحركة في أدنى كيلومترين من الغلاف الجوي - إيجابيات وسلبيات لتوربينات الرياح. تؤدي عادةً إلى زيادة في سرعة الرياح مما قد يؤدي إلى تحسين أداء التوربينات، مثل إنتاج الطاقة، ولكنها يمكنها أيضًا زيادة الأحمال على شفرات التوربينات والأبراج مع ارتفاع قص الرياح واضطرابها. يعد فهم حدوثها أمرًا مهمًا لتخطيط طول عمر توربينات الرياح وإنتاج الطاقة.

قام Aird بتحليل عامين من عمليات المحاكاة من أبحاث الطقس والتنبؤ نموذج (WRF) مقدم من سارة سي بريور، أستاذ في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي في كلية الزراعة وعلوم الحياة. ووجدت أن الطائرات النفاثة ذات المستوى المنخفض تحدث بشكل متكرر في مناطق تأجير طاقة الرياح البحرية جنوب ماساتشوستس أكثر من تلك الموجودة في خليج نيويورك (التي تمتد تقريبًا من ساحل نيوجيرسي إلى شرق لونج آيلاند) وجنوبًا.

قال أيرد: "تركز دراستنا بشكل خاص على الطائرات ذات المستوى المنخفض التي تحدث بحد أقصى عند حوالي 500 متر أو أقل، لأنها على ارتفاعات منخفضة تكون أكثر عرضة للتفاعل مع توربينات الرياح".

ووجد إيرد أن النفاثات ذات المستوى المنخفض يمكن أن تحدث على ارتفاع 150 مترًا تقريبًا فوق مستوى سطح البحر، مما يعني أنه من المحتمل أن تتفاعل مع توربينات الرياح البحرية المخطط لها على الساحل الشرقي للولايات المتحدة. على سبيل المثال، يبلغ ارتفاع محور التوربينات المختارة لمزرعة Vineyard Wind قبالة ساحل ماساتشوستس 140 مترًا.

وقال أيرد: "يوفر تحليلنا خرائط لحدوث النفاثات منخفضة المستوى، والتي تظهر أن هذه الظواهر تحدث بنسبة تصل إلى 12% من الوقت في أواخر الربيع وأوائل الصيف عندما تكون هناك تدرجات قوية في درجات الحرارة الأفقية". "نأمل أن يساعد هذا البحث مطوري مزارع الرياح البحرية، ونحن نعمل على تطوير طريقة تنبؤية لحدوث الطائرات النفاثة على مستوى منخفض."

قبل هذا البحث، كان هناك عدم يقين بشأن مدى تكرار حدوث نفاثات منخفضة المستوى في هذه المنطقة، أو سرعتها وارتفاعاتها، بسبب النقص النسبي في قياسات مناخ الرياح للساحل الشرقي. تعتبر هذه الدراسة فريدة من نوعها حيث استخدم الفريق عامين من بيانات WRF عالية الدقة على نطاق جغرافي واسع، يغطي 13 من أصل 16 منطقة تأجير بحرية مخطط لها لتحليل الطائرات ذات المستوى المنخفض.

شارك أيرد في تأليف الورقة مع بريور. وريبيكا بارثيلمي، أستاذة في كلية سيبلي للهندسة الميكانيكية وهندسة الفضاء الجوي؛ وباحث ما بعد الدكتوراه تريستان شيبرد.

تم تمويل البحث من قبل وزارة الطاقة الأمريكية والمؤسسة الوطنية للعلوم وهيئة أبحاث وتطوير الطاقة في ولاية نيويورك من خلال الاتحاد الوطني لأبحاث وتطوير طاقة الرياح البحرية.

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