کاهش بیدار شدن توربین‌های بادی می‌تواند میلیون‌ها مزرعه بادی را نجات دهد

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

محققان در حال جمع آوری جامع ترین داده ها در مورد نحوه حرکت بادها از طریق نیروگاه های بادی برای کمک به طراحی نیروگاه های کارآمدتر و کاهش هزینه های انرژی باد هستند.

باب کر گفت: آسیاب های بادی نخورید.

در طی سال‌های خشکسالی، کر، یک دام‌دار و کشاورز گندم در اوکلاهما، حوضچه‌های زمین کشاورزی خود را تماشا کرد که در زمین‌های کیک‌دار ناپدید می‌شدند. بدون آب، گندم و گاو او هرگز زنده نمی ماند. و اگر آنها زنده نمی ماندند، مزرعه نیز ممکن است نتواند.

بنابراین، پس از 43 سال، کر تصمیم گرفت چیزی کاملاً متفاوت کشاورزی کند: باد. او زمین خشک شده خود را به مزرعه بادی اجاره داد. او می گوید: «این درآمد ثابت و قابل اعتمادی است گفته شده رادیو عمومی ملی. من نباید نگران غذا دادن به آنها باشم، لازم نیست نگران شکستن یخ برای آنها در زمستان باشم، لازم نیست نگران باشم که این آسیاب های بادی در جاده ها بیرون می روند. این فقط یک معامله بدون نگرانی است.»

این معامله می تواند به زودی برای کشاورزانی مانند کر که در ایالت های غنی از باد مانند اوکلاهاما زندگی می کنند بهتر شود. در بهار سال 2022، محققان آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر (NREL) یک کمپین بین المللی و چند نهادی در زمینه انرژی بادی به نام آزمایش بیداری آمریکایی (WAAKEN). این مطالعه که توسط دفتر فناوری‌های انرژی بادی وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) تامین می‌شود، جامع‌ترین مجموعه داده‌های جهان را در مورد یک پدیده جوی انرژی بادی از جمله امواجی که می‌تواند برای مزرعه بادی متوسط حدود 10 درصد از انرژی بالقوه‌اش هزینه داشته باشد، جمع‌آوری می‌کند. پس از تکمیل، این داده‌ها می‌توانند به مزارع بادی - و کشاورزانی که زمین‌هایشان را اجاره می‌کنند، مانند کر - کمک کنند تا انرژی بیشتری تولید کنند و سود بیشتری نیز کسب کنند.

[محتوای جاسازی شده]

باد برد! چگونگی حرکت جریان های هوا از طریق نیروگاه های بادی به خوبی درک نشده است. به همین دلیل است که تیم تحقیقاتی AWAKEN از هواپیماهای بدون سرنشین و لیدار برای ترسیم چگونگی جریان باد بین و اطراف توربین‌های بادی و ارائه داده‌های حیاتی استفاده می‌کند که می‌تواند به توسعه‌دهندگان کمک کند تا درآمد کارخانه و تولید انرژی خود را افزایش دهند. انیمیشن توسط جاش بائر، NREL. نسخه متنی.

مانند قایق‌های موتوری، پره‌های توربین بادی با حرکت سریع، موج‌هایی ایجاد می‌کنند که می‌توانند میزان انرژی دریافتی به توربین‌های باد و نیروگاه‌ها را تغییر دهند. اما فعلی مدل های پیش بینی انرژی آنقدر نادقیق هستند که نمی‌توان دقیقاً بگوییم هزینه‌های بیداری از نظر انرژی یا سود از دست رفته چقدر است - یا چگونه می‌توان از این ضرر جلوگیری کرد.

محققان NREL قصد دارند آن را تغییر دهند.

گفت: این کمپین میدانی پاتریک موریارتیمهندس ارشد NREL که پروژه AWAKEN را رهبری می کند، "مشاهدات با بالاترین وضوح از تعاملات جو مزرعه بادی موجود در جهان امروز را به ما می دهد."

پیش از این موریارتی و همکارانش در NREL طراحی می کردند مدل ها و شبیه سازی ها برای تخمین چگونگی حرکت بادها از طریق نیروگاه های بادی. موریارتی گفت، اما بدون داده‌های رصدی برای پشتیبان‌گیری از آنها، "ما نمی‌دانیم مدل‌های ما چقدر دقیق هستند." اکنون، از بهار 2022 تا اکتبر 2023، تیم این داده های رصدی را با استفاده از مجموعه وسیعی از حسگرها، از جمله حسگرهایی که روی هواپیما، داخل و اطراف نیروگاه های بادی عملیاتی نصب شده اند، جمع آوری خواهد کرد.

اما قبل از اینکه هر گونه جمع آوری داده ها اتفاق بیفتد، موریارتی و تیم تحقیقاتی او باید مکان های مناسب برای قرار دادن ابزارهای خود را برای گرفتن عکس های واضح از توربین ها بیابند. موریارتی گفت: «اگر درخت‌ها، ساختمان‌ها یا تپه‌ها در مسیر وجود داشته باشند، تلاش‌های ما را مسدود می‌کند. و موارد زیر وجود داشت: در طی یک سفر میدانی در ماه ژوئیه به اوکلاهاما، تیم موانع زیادی برای حرکت پیدا کرد.

سپس، هنگامی که آنها نقاط بهینه برای قرار دادن حسگرهای خود را پیدا کردند، محققان مجبور شدند مالکان زمین را متقاعد کنند که آنها را در خانه قرار دهند - البته در ازای اجاره. در ماه جولای، موریارتی با یک دامدار «بسیار دوستانه» ملاقات کرد که محققان را با سؤالاتی در مورد مزارع بادی در حیاط خلوت خود تشویق کرد. کر تنها کسی نیست که به نوع جدیدی از کشاورزی علاقه مند است.

تصویری از رابط پایگاه داده توربین بادی ایالات متحده که اوکلاهما را نشان می دهد — این لکه ها نشان دهنده بسیاری از مزارع بادی است که در سراسر ایالت غنی از باد اوکلاهاما پراکنده شده اند. رنگ‌های مختلف نشان‌دهنده قدرت توربین‌های بادی است، آبی نشان‌دهنده آنهایی است که انرژی کمتری تولید می‌کنند و قرمز نشان‌دهنده توربین‌های بادی بزرگ‌تر است. *عکس صفحه پایگاه داده های توربین بادی ایالات متحده توسط NREL.*

برای چندین سال آینده، این حسگرها لیزرهای خود را در پنج مزرعه بادی در شمال اوکلاهاما آموزش خواهند داد – مکانی که برای تعداد زیاد مزارع بادی فعلی و پتانسیل‌های آینده آن انتخاب شده است. پرتوهای لیزر و رادار حسگرها (مانند پرتوهایی که توسط پلیس راهنمایی و رانندگی برای نظارت بر سرعت خودرو استفاده می‌شود) روی توربین‌ها یا نزدیک آن‌ها قرار می‌گیرند، گرد و غبار و اشکالات را منعکس می‌کنند - زیرا سرعت‌ها و مسیرهای مختلف باد نحوه تکان خوردن آن ذرات را تغییر می‌دهند، این داده‌ها می‌توانند به ایجاد سه مورد کمک کنند. -تصویر بعدی از چگونه جریان های باد در اطراف توربین ها حرکت می کنند.

اما امواج در مقیاس بزرگ می توانند 20 مایل یا بیشتر باقی بمانند و به نیروگاه های بادی کاملاً متفاوت برسند. موریارتی گفت: "هیچ سیستم رصدی چنین بردی ندارد." دیر یا زود، شما به یک هواپیما نیاز دارید.

برای مرحله نهایی کمپین میدانی AWAKEN، هواپیماهای تخصصی حسگرها را از کارخانه ای به کارخانه دیگر به پرواز در خواهند آورد تا این داده های در مقیاس بزرگ را جمع آوری کنند و بفهمند که چگونه بیداری از یک نیروگاه بادی ممکن است بر همسایگان خود تأثیر بگذارد. در عین حال، پهپادها از حسگرهای سریع‌تری برای دریافت اطلاعات دقیق‌تر از ابزارهای قبلی استفاده خواهند کرد.

سپس، زمانی که داده ها در سال 2023 جمع آوری شوند، محققان اثرات جوی را ترسیم کرده و یک مجموعه داده منبع باز و در دسترس جهانی ایجاد خواهند کرد (برای میزبانی در DOE آرشیو و پورتال داده های باد). این داده‌ها می‌تواند به توسعه‌دهندگان مزرعه بادی راهنمایی‌های بسیار مورد نیاز در مورد نحوه قرارگیری توربین‌های بادی خود برای به حداکثر رساندن تولید انرژی نیروگاه‌هایشان بدهد. چنین طرح‌های نیروگاه بادی کاملاً آگاهانه می‌تواند به طور بالقوه تا 5 درصد انرژی بیشتر (و همراه با آن درآمد بیشتر) تولید کند.

پس از پایان AWAKEN، موریارتی امیدوار است که یک کمپین میدانی عظیم مشابه برای ترسیم اثرات بیداری در نیروگاه های بادی فراساحلی - به خصوص گیاهان شناور که اطلاعات کمی در مورد آنها وجود دارد. اما موریارتی همچنین امیدوار است که ابزارهای جمع‌آوری داده‌های خود را بهبود بخشد تا در نهایت نقشه‌ای با وضوح بالاتر از نحوه حرکت بادها در نیروگاه‌های بادی ایجاد کند.

موریارتی گفت: «ما نزدیک‌تر می‌شویم. ایستگاه اول: اوکلاهاما.

اطلاعات بیشتر در مورد بیدار و NREL تحقیقات انرژی بادی.

مقاله از آزمایشگاه ملی انرژی تجدید پذیر.

از اصالت CleanTechnica قدردانی می کنید؟ در نظر گرفتن یک عضو، پشتیبان، تکنسین یا سفیر CleanTechnica - یا یک حامی در Patreon.