Reduktion af vindmøller kan spare millioner af vindmølleparker

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Forskere indsamler de mest omfattende data om, hvordan vinde bevæger sig gennem vindkraftværker for at hjælpe med at designe mere effektive anlæg og reducere omkostningerne til vindenergi

"Vindmøller," sagde Bob Kerr, "spiser ikke."

Gennem år med tørke så Kerr, en kvægfarmer og hvedebonde i Oklahoma, dammene på hans landbrugsjord forsvinde til sammenblandet jord. Uden vand ville hans hvede og kvæg aldrig overleve. Og overlevede de ikke, ville gården måske heller ikke.

Så efter 43 år besluttede Kerr at dyrke noget helt andet: vind. Han forpagtede sin udtørrede jord til en vindmøllepark. "Dette er en stabil, pålidelig indkomst," han fortalt National Public Radio. “Jeg behøver ikke bekymre mig om at fodre dem, jeg behøver ikke bekymre mig om at bryde is for dem om vinteren, jeg behøver ikke bekymre mig om, at disse vindmøller kommer ud på vejen. Det er bare en aftale uden bekymring."

Den aftale kan snart blive endnu bedre for landmænd som Kerr, der bor i vindrige stater som Oklahoma. I foråret 2022 vil forskere ved National Renewable Energy Laboratory (NREL) lancere en international, multi-institutionel vindenergifeltkampagne kaldet Amerikansk WAKE-eksperiment (AWAKEN). Undersøgelsen, som er finansieret af det amerikanske Department of Energy (DOE) Wind Energy Technologies Office, vil samle verdens mest omfattende datasæt om et atmosfærisk fænomen for vindenergi, herunder vågner, der kan koste den gennemsnitlige vindmøllepark omkring 10 % af dens potentielle energi. Når de er færdige, kan disse data hjælpe vindmølleparker - og landmænd, der lejer deres jord, som Kerr - med at producere endnu mere energi og også tjene endnu mere.

[Indlejret indhold]

Vind vinder! Hvordan luftstrømme bevæger sig gennem vindanlæg er ikke godt forstået. Det er derfor, AWAKEN-forskerholdet bruger droner og lidar til at kortlægge, hvordan vinden flyder mellem og omkring vindmøller og levere kritiske data, der kan hjælpe udviklere med at øge deres anlægs indtægter og energiproduktion. Animation af Josh Bauer, NREL. Tekstversion.

Ligesom motorbåde skaber hurtigt bevægelige vindmøllevinger kølvand, der kan ændre, hvor meget energi der når ned til vindmøller og anlæg. Men nuværende energiforudsigelsesmodeller er for upræcise til at sige præcis, hvor meget wakes koster i form af tabt energi eller overskud - eller hvordan man forhindrer dette tab.

Det planlægger NREL-forskere at ændre på.

"Denne feltkampagne," sagde Patrick Moriarty, en senioringeniør hos NREL, som leder AWAKEN-projektet, "vil give os den højeste opløsning af observationer af vindmølleparksatmosfære, der er tilgængelige i verden i dag."

Tidligere har Moriarty og hans NREL-kolleger designet modeller og simuleringer at vurdere, hvordan vinde kan bevæge sig gennem vindanlæg. Men uden observationsdata til at bakke dem op, sagde Moriarty, "vi ved ikke, hvor nøjagtige vores modeller er." Nu, fra foråret 2022 til oktober 2023, vil holdet indsamle disse observationsdata ved hjælp af en bred vifte af sensorer, inklusive dem, der er monteret på fly, i og omkring operationelle vindmølleparker.

Men før nogen dataindsamling kunne ske, skulle Moriarty og hans forskerhold finde de rigtige steder at placere deres instrumenter for at få klare billeder af turbinerne. "Hvis der er træer eller bygninger eller bakker i vejen, ville det blokere vores indsats," sagde Moriarty. Og der var: Under en studietur i juli til Oklahoma fandt holdet masser af forhindringer at navigere.

Så, når de fandt optimale steder at indlejre deres sensorer, måtte forskerne overbevise jordejere om at huse dem - selvfølgelig til gengæld for leje. Tilbage i juli mødte Moriarty en "meget venlig" rancher, der peppede forskerne med spørgsmål om vindmølleparkerne i hans baghave. Kerr er ikke den eneste, der er interesseret i en ny form for landbrug.

Et skærmbillede af US Wind Turbine Database-grænsefladen, der viser Oklahoma — Disse pletter repræsenterer de mange vindmølleparker spredt ud over den vindrige delstat Oklahoma. De forskellige farver repræsenterer, hvor kraftige vindmøllerne er, hvor blåt angiver dem, der producerer mindre energi, og rødt repræsenterer større vindmøller. *Skærmbillede af amerikansk vindmølledatabase af NREL.*

I de næste mange år vil disse sensorer træne deres lasere på fem vindmølleparker i det nordlige Oklahoma - en placering valgt på grund af dets store antal nuværende vindmølleparker og store fremtidige potentiale. Sendt på eller i nærheden af turbiner vil sensorernes laser- og radarstråler (som dem, der bruges af trafikbetjente til at overvåge køretøjets hastigheder) reflektere støv og fejl - fordi forskellige vindhastigheder og veje ændrer, hvordan disse partikler slingrer, kan disse data hjælpe med at skabe en tre -dimensionelt billede af hvordan vindstrømmene bevæger sig rundt i møllerne.

Men vågner i stor skala kan fortsætte 20 miles eller mere og nå helt andre vindanlæg. "Intet observationssystem har den slags rækkevidde," sagde Moriarty. "Før eller siden har du brug for et fly."

Til det sidste trin i AWAKEN-feltkampagnen vil specialiserede fly flyve sensorer fra anlæg til anlæg for at indsamle data i stor skala og forstå, hvordan vågner fra et vindanlæg kan påvirke dets naboer. Samtidig vil droner bruge hurtigere sensorer til at opfange mere præcise data end tidligere værktøjer.

Så, når dataene er kompileret i 2023, vil forskerne kortlægge atmosfæriske effekter og skabe et open source, globalt tilgængeligt datasæt (der skal hostes i DOE Vinddataarkiv og portal). Disse data kan give vindmølleudviklere tiltrængt vejledning om, hvordan de skal placere deres vindmøller for at maksimere deres anlægs energiproduktion. Sådanne velinformerede vindanlægsdesign kan potentielt generere op til 5 % mere energi (og dermed flere indtægter).

Efter at AWAKEN er afsluttet, håber Moriarty at udføre en lignende massiv feltkampagne for at kortlægge vågneeffekter i havvindanlæg — især flydende anlæg, for hvilke der kun findes få data. Men Moriarty håber også at forbedre deres dataindsamlingsværktøjer for til sidst at lave et endnu højere opløsningskort over, hvordan vinden bevæger sig gennem vindanlæg.

"Vi kommer tættere på," sagde Moriarty. Første stop: Oklahoma.

Lær mere om VÅGNE og NREL'er forskning i vindenergi.

Artikel udlånt af Nationalt laboratorium for vedvarende energi.

Sætter du pris på CleanTechnicas originalitet? Overvej at blive en CleanTechnica-medlem, supporter, tekniker eller ambassadør - eller en protektor på Patreon.