Développement éolien offshore aux États-Unis et modèles Jet Stream

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Les modèles Jet Stream contribuent à éclairer le développement de l’éolien offshore aux États-Unis.

Initialement publié par Chronique de Cornell.
Par Eric Laine, spécialiste des communications pour le College of Engineering.

Alors que le gouvernement fédéral prévoit d'organiser la plus grande vente de baux de parcs éoliens offshore de l'histoire du pays, une nouvelle étude de Cornell pourrait aider à éclairer le développement de parcs éoliens offshore en fournissant des modèles détaillés caractérisant la fréquence, l'intensité et la hauteur des jets à basse altitude. cours d'eau sur la zone côtière atlantique des États-Unis.

La recherche, « Occurrence de jets à basse altitude au-dessus de la zone côtière de l'est des États-Unis à des hauteurs pertinentes pour l'énergie éolienne » a été publié le 9 janvier dans la revue Energies. L'étude révèle que les courants-jets se produisent suffisamment bas pour atteindre les avions des rotors d'éoliennes dans les parcs éoliens prévus au large de la côte est des États-Unis, selon la co-auteure Jeanie Aird, doctorante à l'Université de New York. Laboratoire d'énergie éolienne de Barthelmie à l'École Sibley de génie mécanique et aérospatial du Collège d'ingénierie.

Les jets à basse altitude – des courants d’air rapides dans les 2 kilomètres les plus bas de l’atmosphère – peuvent présenter des avantages et des inconvénients pour les éoliennes. Ils entraînent généralement une augmentation de la vitesse du vent, ce qui peut améliorer les performances de l'éolienne, comme la puissance délivrée, mais ils peuvent également augmenter les charges sur les pales et les pylônes de l'éolienne, avec un cisaillement du vent et des turbulences plus élevés. Comprendre leur apparition est important pour planifier la longévité des éoliennes et la production d’électricité.

Aird a analysé deux années de simulations du Recherche et prévisions météorologiques (WRF) fourni par Sara C. Pryor, professeur au Département des sciences de la terre et de l'atmosphère du Collège d'agriculture et des sciences de la vie. Elle a constaté que les jets à basse altitude se produisent plus fréquemment dans les zones de location d’énergie éolienne offshore au sud du Massachusetts que dans la baie de New York (qui s’étend à peu près de la côte du New Jersey à l’est de Long Island) et plus au sud.

"Notre étude se concentre spécifiquement sur les jets à basse altitude qui se produisent avec des maxima à environ 500 mètres ou moins", a déclaré Aird, "car à des hauteurs plus basses, ils sont plus susceptibles d'interagir avec les éoliennes."

Aird a découvert que les jets à basse altitude peuvent se produire à environ 150 mètres au-dessus du niveau de la mer, ce qui signifie qu'ils sont susceptibles d'interagir avec les éoliennes offshore prévues pour la côte est des États-Unis. Par exemple, les éoliennes sélectionnées pour le parc éolien Vineyard, au large des côtes du Massachusetts, ont une hauteur de moyeu de 140 mètres.

"Notre analyse fournit des cartes d'occurrence de jets à basse altitude montrant que ces phénomènes se produisent jusqu'à 12 % du temps à la fin du printemps et au début de l'été, lorsqu'il existe de forts gradients de température horizontaux", a déclaré Aird. "Nous espérons que cette recherche aidera les développeurs de parcs éoliens offshore et nous travaillons au développement d'une méthode prédictive de l'apparition de jets à basse altitude."

Avant cette recherche, il y avait une incertitude quant à la fréquence des jets à basse altitude dans cette zone, ou quant à leurs vitesses et hauteurs, en raison d'un manque relatif de mesures climatologiques du vent pour la côte Est. Cette étude est unique dans la mesure où l'équipe a utilisé deux années de données WRF haute résolution sur un vaste domaine géographique, couvrant 13 des 16 zones de location offshore prévues pour analyser les jets à basse altitude.

Aird a co-écrit l'article avec Pryor ; Rebecca Barthelmie, professeur à la Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering ; et le chercheur postdoctoral Tristan Shepherd.

La recherche a été financée par le Département américain de l'énergie, la National Science Foundation et l'Autorité de recherche et de développement énergétique de l'État de New York par le biais du consortium national de recherche et de développement sur l'éolien offshore.

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Horodatage: 4 février 2022