Tuulivoimaloiden herätyksen vähentäminen voisi säästää tuulivoimalilta miljoonia

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Tutkijat keräävät kattavimpia tietoja siitä, kuinka tuulet liikkuvat tuulivoimaloiden läpi auttaakseen suunnittelemaan tehokkaampia laitoksia ja alentamaan tuulienergian kustannuksia

"Tuulimyllyt", Bob Kerr sanoi, "älkää syökö."

Kuivuuden vuosien ajan Kerr, oklahomalainen karjankasvattaja ja vehnänviljelijä, näki viljelysmaansa lampien katoavan paakkuun. Ilman vettä hänen vehnänsä ja karjansa eivät koskaan selviäisi. Ja jos he eivät selviäisi, maatila ei välttämättä myöskään.

Joten 43 vuoden jälkeen Kerr päätti viljellä jotain aivan muuta: tuulta. Hän vuokrasi kuivuneen maansa tuulipuistolle. "Tämä on vakaa, luotettava tulo", hän kertoi National Public Radio. ”Minun ei tarvitse huolehtia niiden ruokkimisesta, ei tarvitse murehtia jäätä niille talvella, ei minun tarvitse pelätä näiden tuulimyllyjen karkaamista tielle. Se on vain huoleton sopimus."

Tämä sopimus voi pian muuttua entistä paremmaksi maanviljelijöille, kuten Kerr, jotka asuvat Oklahoman kaltaisissa tuulirikkaissa osavaltioissa. Kansallisen uusiutuvan energian laboratorion (NREL) tutkijat käynnistävät keväällä 2022 kansainvälisen, monialaisen tuulivoimaalan kampanjan nimeltä American WAKE ExperimeNt (AWAKEN). Yhdysvaltain energiaministeriön (DOE) Wind Energy Technologies Officen rahoittama tutkimus kokoaa maailman kattavimman tietojoukon tuulienergian ilmakehän ilmiöstä, mukaan lukien herätykset, jotka voivat maksaa keskimääräiselle tuulipuistolle noin 10 % sen potentiaalisesta energiasta. Kun tiedot ovat valmiit, ne voivat auttaa tuulipuistoja - ja maanviljelijöitä, jotka vuokraavat maataan, kuten Kerr - tuottavat entistä enemmän energiaa ja ansaitsevat myös entistä enemmän voittoa.

[Upotetun sisällön]

Tuuli voittaa! Ilmavirran liikkumista tuulivoimaloiden läpi ei ymmärretä hyvin. Siksi AWAKEN-tutkimusryhmä käyttää droneja ja lidaria kartoittamaan tuulen virtausta tuuliturbiinien välillä ja niiden ympärillä ja tarjoamaan tärkeitä tietoja, jotka voivat auttaa kehittäjiä lisäämään laitoksensa tuloja ja energiantuotantoa. Animaatio Josh Bauer, NREL. Tekstiversio.

Kuten moottoriveneet, nopeasti liikkuvat tuuliturbiinien siivet luovat herätyksiä, jotka voivat muuttaa sitä, kuinka paljon energiaa saavuttaa myötätuulen turbiineja ja kasveja. Mutta nykyinen energian ennustemallit ovat liian epätarkkoja kertoakseen tarkalleen, kuinka paljon herätyskellot maksavat menetettynä energiana tai tuotona – tai kuinka tämä menetys voidaan estää.

NREL-tutkijat aikovat muuttaa tämän.

"Tämä kenttäkampanja", sanoi Patrick Moriarty, NREL:n vanhempi insinööri, joka johtaa AWAKEN-projektia, "antaa meille korkeimman resoluution havaintoja tuulipuiston ilmakehän vuorovaikutuksista, jotka ovat saatavilla tällä hetkellä maailmassa."

Aiemmin Moriarty ja hänen NREL-kollegansa suunnittelivat mallit ja simulaatiot arvioida kuinka tuulet voivat liikkua tuulivoimaloiden läpi. Mutta ilman havainnointitietoja niiden tukemiseksi, Moriarty sanoi: "emme tiedä kuinka tarkkoja mallimme ovat." Nyt, keväästä 2022 lokakuuhun 2023, tiimi kerää nämä havaintotiedot käyttämällä laajaa valikoimaa antureita, mukaan lukien lentokoneisiin asennettuja, toiminnassa olevissa tuulipuistoissa ja niiden ympäristössä.

Mutta ennen kuin mitään tiedonkeruuta voi tapahtua, Moriartyn ja hänen tutkimusryhmänsä oli löydettävä oikeat paikat instrumenttien sijoittamiseen saadakseen selkeitä kuvia turbiineista. "Jos tiellä on puita, rakennuksia tai kukkuloita, se estäisi ponnistelumme", Moriarty sanoi. Ja siellä oli: Heinäkuun opintomatkalla Oklahomaan tiimi löysi paljon esteitä navigoidakseen.

Sitten kun he löysivät optimaaliset paikat antureilleen, tutkijat joutuivat suostuttelemaan maanomistajat sijoittamaan ne - vastineeksi tietysti vuokrasta. Heinäkuussa Moriarty tapasi yhden "erittäin ystävällisen" karjatilaajan, joka esitti tutkijoille kysymyksiä takapihallaan sijaitsevista tuulivoimaloista. Kerr ei ole ainoa, joka on kiinnostunut uudenlaisesta maanviljelystä.

Kuvakaappaus US Wind Turbine Database -käyttöliittymästä, jossa näkyy Oklahoma — Nämä tahrat edustavat monia tuulipuistoja, jotka ovat hajallaan tuulirikkaassa Oklahoman osavaltiossa. Vaihtelevat värit edustavat tuuliturbiinien voimakkuutta, sininen osoittaa vähemmän energiaa tuottavia ja punainen suurempia tuuliturbiineja. *Kuvakaappaus Yhdysvaltain tuuliturbiinien tietokanta kirjoittanut NREL.*

Seuraavien useiden vuosien ajan nämä anturit kouluttavat laseriaan viidessä tuulipuistossa Pohjois-Oklahomassa – paikka on valittu sen nykyisten tuulipuistojen suuren määrän ja suuren tulevaisuuden potentiaalin vuoksi. Turbiinien päälle tai niiden lähelle sijoitetut anturien laser- ja tutkasäteet (kuten ne, joita liikennepoliisit käyttävät ajoneuvon nopeuksien valvontaan) heijastavat pölyä ja vikoja – koska erilaiset tuulen nopeudet ja reitit muuttavat hiukkasten heilumista, nämä tiedot voivat auttaa luomaan kolmen -ulotteinen kuva kuinka tuulivirrat liikkuvat turbiinien ympärillä.

Mutta laajamittaiset heräämiset voivat jatkua 20 mailia tai kauemmin ja saavuttaa täysin erilaiset tuulivoimalat. "Millään havaintojärjestelmällä ei ole tällaista kantamaa", Moriarty sanoi. "Ennemmin tai myöhemmin tarvitset lentokoneen."

AWAKEN-kenttäkampanjan viimeistä vaihetta varten erikoislentokone lennättää antureita tehtaalta toiselle kerätäkseen suuren mittakaavan dataa ja ymmärtääkseen, kuinka yhden tuulivoimalan heräämiset voivat vaikuttaa sen naapureihin. Samaan aikaan droonit käyttävät nopeampia antureita poimimaan tarkempaa tietoa kuin aikaisemmat työkalut.

Sitten, kun tiedot kootaan vuonna 2023, tutkijat kartoittavat ilmakehän vaikutukset ja luovat avoimen lähdekoodin, maailmanlaajuisesti saatavilla olevan tietojoukon (jota isännöidään DOE:ssä Tuulitietoarkisto ja -portaali). Nämä tiedot voivat antaa tuulipuistojen kehittäjille kipeästi kaivattua opastusta tuulivoimaloidensa sijoittamiseen laitostensa energiantuotannon maksimoimiseksi. Tällaiset hyvin perillä olevat tuulivoimaloiden suunnitelmat voisivat mahdollisesti tuottaa jopa 5 % enemmän energiaa (ja sen myötä enemmän tuloja).

AWAKENin päätyttyä Moriarty toivoo voivansa suorittaa samanlaisen massiivisen kenttäkampanjan kartoittaakseen herätysvaikutuksia offshore-tuulivoimalat — erityisesti kelluvat kasvit, joista on vain vähän tietoa. Mutta Moriarty toivoo myös parantavansa tiedonkeruutyökalujaan saadakseen lopulta vielä korkeamman resoluution kartan tuulen liikkumisesta tuulivoimaloiden läpi.

"Olemme tulossa lähemmäksi", Moriarty sanoi. Ensimmäinen pysäkki: Oklahoma.

Lisätietoja HERÄNNYT ja NREL:t tuulienergian tutkimus.

Artikkeli kohteliaasti Kansallinen uusiutuvan energian laboratorio.

Arvostatko CleanTechnican omaperäisyyttä? Harkitse tulla CleanTechnican jäsen, tukija, teknikko tai suurlähettiläs - tai suojelija Patreon.