A szélturbinák lefutásának csökkentése milliókat takaríthat meg a szélerőműveknek

Újra kiadta Platón

Követő: 0

A kutatók a legátfogóbb adatokat gyűjtik arról, hogy a szél hogyan mozog a szélerőművekben, hogy segítsenek hatékonyabb erőművek tervezésében és a szélenergia költségeinek csökkentésében

– Szélmalmok – mondta Bob Kerr –, ne egyenek.

Kerr, egy oklahomai szarvasmarha-tenyésztő és búzagazdálkodó aszályos évek során végignézte, ahogy a termőföldjén lévő tavak eltűnnek a lepényes földbe. Víz nélkül a búzája és a szarvasmarhája soha nem élné túl. És ha ők nem élik túl, lehet, hogy a farm sem.

Ezért 43 év után Kerr úgy döntött, hogy valami egészen mást gazdálkodik: a szelet. Kiszáradt földjét bérbe adta egy szélerőműnek. „Ez egy állandó, megbízható jövedelem” – mondta mondta Nemzeti Rádió. „Nem kell attól tartanom, hogy etetem őket, nem kell attól tartanom, hogy télen megtörik nekik a jeget, nem kell attól tartanom, hogy ezek a szélmalmok kikerülnek az útra. Ez csak egy semmi gond.”

Ez az üzlet hamarosan még jobbá válhat az olyan gazdálkodók számára, mint Kerr, akik olyan szélben gazdag államokban élnek, mint Oklahoma. A Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium (NREL) kutatói 2022 tavaszán nemzetközi, több intézményre kiterjedő szélenergia-terepkampányt indítanak el. Amerikai WAKE kísérlet (AWAKEN). Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma (DOE) Wind Energy Technologies Hivatala által finanszírozott tanulmány a világ legátfogóbb adatkészletét fogja összegyűjteni a szélenergia légköri jelenségeiről, beleértve az olyan hullámokat is, amelyek az átlagos szélerőműpark potenciális energiájának körülbelül 10%-ába kerülhetnek. Ha elkészültek, ezek az adatok segíthetnek a szélerőműveknek – és a földjüket bérbe adó gazdáknak, mint például a Kerrnek – még több energiát termelni, és még több profitot is elérni.

[Beágyazott tartalmat]

A szél győz! Nem teljesen ismert, hogy a légáramlatok hogyan mozognak a szélerőműveken keresztül. Ezért az AWAKEN kutatócsoport drónok és lidar segítségével feltérképezi, hogyan áramlik a szél a szélturbinák között és körül, és olyan kritikus adatokat szolgáltat, amelyek segíthetik a fejlesztőket üzemük bevételének és energiatermelésének növelésében. Animáció: Josh Bauer, NREL. Szöveges változat.

A motorcsónakokhoz hasonlóan a gyorsan mozgó szélturbinák lapátjai is ébredést hoznak létre, amelyek megváltoztathatják, hogy mennyi energia éri el a szélturbinákat és a növényeket. De aktuális energia előrejelző modellek túl pontatlanok ahhoz, hogy pontosan megmondják, mennyibe kerülnek az ébresztések az elveszett energia vagy haszon tekintetében – vagy hogyan lehet megelőzni ezt a veszteséget.

Az NREL kutatói ezen változtatni kívánnak.

„Ez a terepkampány” – mondta Patrick Moriarty, az NREL vezető mérnöke, aki az AWAKEN projektet vezeti, „a szélerőmű-atmoszféra kölcsönhatásairól ma a világon elérhető legnagyobb felbontású megfigyeléseket nyújtja nekünk”.

Korábban Moriarty és NREL kollégái tervezték modellek és szimulációk megbecsülni, hogyan mozoghatnak a szelek a szélerőműveken. Moriarty azonban azt mondta, megfigyelési adatok nélkül, amelyek alátámasztják ezeket, "nem tudjuk, mennyire pontosak a modelljeink". Most, 2022 tavaszától 2023 októberéig, a csapat érzékelők széles skálájával gyűjti össze ezeket a megfigyelési adatokat, beleértve a repülőgépekre szerelteket is, a működő szélerőművekben és azok környékén.

Mielőtt azonban bármilyen adatgyűjtés megtörténhetett volna, Moriartynak és kutatócsoportjának meg kellett találnia a megfelelő helyet a műszereik elhelyezésére, hogy tiszta felvételeket készíthessenek a turbinákról. „Ha fák, épületek vagy dombok vannak az úton, az akadályozná erőfeszítéseinket” – mondta Moriarty. És voltak: A júliusi oklahomai kirándulás során a csapat rengeteg akadályt talált a navigálás előtt.

Aztán miután megtalálták az optimális helyeket az érzékelőik elhelyezésére, a kutatóknak meg kellett győzniük a földtulajdonosokat, hogy helyezzék el őket – természetesen bérleti díj fejében. Moriarty még júliusban találkozott egy „nagyon barátságos” állattenyésztővel, aki a hátsó udvarában lévő szélerőművekkel kapcsolatos kérdéseket tett fel a kutatóknak. Nem Kerr az egyetlen, akit érdekel az újfajta gazdálkodás.

Képernyőkép az Egyesült Államok szélturbina adatbázisának felületéről, amely Oklahomát mutatja — Ezek a foltok a szélben gazdag Oklahoma államban szétszórtan elhelyezkedő szélerőműveket képviselik. A változó színek a szélturbinák erősségét jelzik, a kék pedig azokat, amelyek kevesebb energiát termelnek, a piros pedig a nagyobb szélturbinákat. *Pillanatkép a Amerikai szélturbinák adatbázisa készítette: NREL.*

Az elkövetkező néhány évben ezek az érzékelők öt szélerőműparkban képezik ki lézereiket Oklahoma északi részén – ezt a helyet a jelenlegi szélerőművek nagy száma és a nagy jövőbeli potenciál miatt választották ki. A turbinákon vagy azok közelében elhelyezett érzékelők lézer- és radarnyalái (mint a közlekedési rendőrök által a járművek sebességének megfigyelésére használtak) tükrözik a port és a hibákat – mivel a különböző szélsebesség és -útvonalak megváltoztatják a részecskék ingadozását, ezek az adatok segíthetnek létrehozni egy három - dimenziós képe hogyan mozognak a széláramok a turbinák körül.

De a nagy léptékű kelések 20 mérföldig vagy tovább is fennmaradhatnak, és egészen más szélerőműveket érhetnek el. „Egy megfigyelőrendszernek sincs ilyen hatótávolsága” – mondta Moriarty. – Előbb-utóbb szükséged lesz egy repülőgépre.

Az AWAKEN terepi kampány utolsó lépéseként speciális repülőgépek érzékelőket repülnek üzemről üzemre, hogy összegyűjtsék ezeket a nagyszabású adatokat, és megértsék, hogy az egyik szélerőmű ébredései hogyan befolyásolhatják a szomszédokat. Ugyanakkor a drónok gyorsabb érzékelőket fognak használni, hogy pontosabb adatokat vegyenek fel, mint a korábbi eszközök.

Ezután, amikor 2023-ban összeállítják az adatokat, a kutatók feltérképezik a légköri hatásokat, és létrehoznak egy nyílt forráskódú, globálisan hozzáférhető adatkészletet (amelyet a DOE tárol majd Szél adatarchívum és portál). Ezek az adatok megadhatják a szélerőművek fejlesztői számára nagyon szükséges útmutatást arról, hogyan helyezzék el szélturbináikat, hogy maximalizálják erőműveik energiatermelését. Az ilyen jól informált szélerőmű-tervek akár 5%-kal több energiát (és ezzel együtt több bevételt) is termelhetnek.

Az AWAKEN befejezése után Moriarty azt reméli, hogy hasonló masszív helyszíni kampányt hajt végre, hogy feltérképezze az ébrenléti hatásokat. tengeri szélerőművek — különösen az úszó növények, amelyekről kevés adat áll rendelkezésre. De Moriarty abban is reménykedik, hogy javítani tudják az adatgyűjtési eszközeiket, hogy végül még nagyobb felbontású térképet készítsenek a szélerőműveken áthaladó szélről.

– Egyre közelebb vagyunk – mondta Moriarty. Első állomás: Oklahoma.

Tudjon meg többet FELÉBRED és NREL szélenergia kutatás.

A cikk jóvoltából Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium.

Értékeli a CleanTechnica eredetiségét? Fontolja meg, hogy a CleanTechnica tag, támogató, technikus vagy nagykövet - vagy mecénás Patreon.