US-Offshore-Windentwicklung und Jetstream-Modelle

Neuauflage von Plato

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Jetstream-Modelle helfen bei der US-Offshore-Windentwicklung.

Zitat von veröffentlichten Cornell Chronik.
Von Eric Laine, Kommunikationsspezialist am College of Engineering.

Da die Bundesregierung plant, den größten Verkauf von Pachtverträgen für Offshore-Windparks in der Geschichte des Landes durchzuführen, könnte eine neue Cornell-Studie dazu beitragen, die Entwicklung von Offshore-Windparks zu informieren, indem sie detaillierte Modelle liefert, die die Häufigkeit, Intensität und Höhe des Tiefstrahls charakterisieren Ströme über die Küstenzone des US-Atlantiks.

Die Forschung, „Vorkommen von Low-Level-Jets über der östlichen US-Küstenzone in für Windenergie relevanten Höhen“, wurde am 9. Januar in der Zeitschrift veröffentlicht Energien. Laut Co-Autorin Jeanie Aird, Doktorandin in der Studie, kommt die Studie zu dem Ergebnis, dass Jetstreams niedrig genug auftreten, um Rotorflugzeuge von Windkraftanlagen in geplanten Windparks vor der Küste der USA zu erreichen Barthelmie Windenergielabor in der Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering im College of Engineering.

Low-Level-Jets – sich schnell bewegende Luftströme in den untersten 2 Kilometern der Atmosphäre – können Vor- und Nachteile für Windkraftanlagen haben. Sie führen normalerweise zu einer Erhöhung der Windgeschwindigkeit, was die Turbinenleistung verbessern kann, wie z. B. die Leistungsabgabe, aber sie können auch die Belastungen auf Turbinenschaufeln und Türmen mit höherer Windscherung und Turbulenz erhöhen. Das Verständnis ihres Auftretens ist wichtig für die Planung der Langlebigkeit und Stromerzeugung von Windkraftanlagen.

Aird analysierte zwei Jahre Simulationen aus der Wetterforschung und -vorhersage (WRF)-Modell, bereitgestellt von Sara C. Pryor, Professorin am Department of Earth and Atmospheric Sciences am College of Agriculture and Life Sciences. Sie fand heraus, dass Low-Level-Jets häufiger in den Pachtgebieten für Offshore-Windenergie südlich von Massachusetts auftreten als in der New York Bight (die sich ungefähr von der Küste von New Jersey bis zum Osten von Long Island erstreckt) und weiter südlich.

„Unsere Studie konzentriert sich speziell auf Low-Level-Jets, die mit Maxima bei etwa 500 Metern oder darunter auftreten“, sagte Aird, „da sie in geringeren Höhen eher mit Windkraftanlagen interagieren.“

Aird stellte fest, dass die Low-Level-Jets etwa 150 Meter über dem Meeresspiegel auftreten können, was bedeutet, dass sie wahrscheinlich mit Offshore-Windkraftanlagen interagieren, die an der US-Ostküste geplant sind. Beispielsweise haben die für den Windpark Vineyard vor der Küste von Massachusetts ausgewählten Turbinen eine Nabenhöhe von 140 Metern.

„Unsere Analyse liefert Karten des Auftretens von Low-Level-Jets, die zeigen, dass diese Phänomene bis zu 12 % der Zeit im späten Frühjahr und Frühsommer auftreten, wenn es starke horizontale Temperaturgradienten gibt“, sagte Aird. „Wir hoffen, dass diese Forschung den Entwicklern von Offshore-Windparks helfen wird, und wir arbeiten daran, eine Vorhersagemethode für das Auftreten von Low-Level-Jets zu entwickeln.“

Vor dieser Untersuchung bestand aufgrund eines relativen Mangels an windklimatologischen Messungen für die Ostküste Unsicherheit darüber, wie häufig Low-Level-Jets in diesem Gebiet auftreten würden, oder über ihre Geschwindigkeiten und Höhen. Diese Studie ist insofern einzigartig, als das Team hochauflösende WRF-Daten aus zwei Jahren über einen weiten geografischen Bereich verwendet hat, der 13 der 16 geplanten Offshore-Pachtgebiete abdeckt, um die Low-Level-Jets zu analysieren.

Aird hat das Papier gemeinsam mit Pryor verfasst; Rebecca Barthelmie, Professorin an der Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering; und Postdoktorand Tristan Shepherd.

Die Forschung wurde vom US-Energieministerium, der National Science Foundation und der New York State Energy Research and Development Authority über das National Offshore Wind Research and Development Consortium finanziert.

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Zeitstempel: 4. Februar 2022