Mengurangi Bangun Turbin Angin Dapat Menghemat Jutaan Peternakan Angin

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Para Peneliti Mengumpulkan Data Paling Komprehensif tentang Bagaimana Angin Bergerak Melalui Pembangkit Listrik Tenaga Angin Untuk Membantu Merancang Pembangkit Listrik yang Lebih Efisien dan Mengurangi Biaya Energi Angin

“Kincir angin,” kata Bob Kerr, “jangan dimakan.”

Selama bertahun-tahun mengalami kekeringan, Kerr, seorang peternak sapi dan petani gandum di Oklahoma, menyaksikan kolam-kolam di lahan pertaniannya menghilang menjadi lapisan tanah. Tanpa air, gandum dan ternaknya tidak akan bertahan hidup. Dan jika mereka tidak dapat bertahan hidup, maka pertanian mereka mungkin juga tidak akan bertahan.

Jadi, setelah 43 tahun, Kerr memutuskan untuk menanam sesuatu yang sama sekali berbeda: angin. Dia menyewakan tanah keringnya ke ladang angin. “Ini adalah pendapatan yang stabil dan dapat diandalkan,” katanya mengatakan National Public Radio. “Saya tidak perlu khawatir memberi makan mereka, saya tidak perlu khawatir memecahkan es untuk mereka di musim dingin, saya tidak perlu khawatir kincir angin akan berhamburan ke jalan. Ini hanya kesepakatan tanpa kekhawatiran.”

Kesepakatan ini akan menjadi lebih baik bagi petani seperti Kerr yang tinggal di negara bagian yang kaya akan angin seperti Oklahoma. Pada musim semi tahun 2022, para peneliti di Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (NREL) akan meluncurkan kampanye bidang energi angin multi-lembaga internasional yang disebut dengan Eksperimen BANGUN Amerika (BANGUN). Didanai oleh Kantor Teknologi Energi Angin Departemen Energi AS (DOE), studi ini akan mengumpulkan kumpulan data paling komprehensif di dunia mengenai fenomena atmosfer energi angin termasuk gelombang yang dapat menyebabkan kerugian rata-rata pembangkit listrik tenaga angin sekitar 10% dari energi potensialnya. Setelah selesai, data tersebut dapat membantu pembangkit listrik tenaga angin – dan petani yang menyewa lahan mereka, seperti Kerr – menghasilkan lebih banyak energi dan juga memperoleh lebih banyak keuntungan.

[Embedded content]

Angin menang! Bagaimana arus udara bergerak melalui pembangkit listrik tenaga angin belum dipahami dengan baik. Itu sebabnya tim peneliti AWAKEN menggunakan drone dan lidar untuk memetakan bagaimana angin mengalir di antara dan di sekitar turbin angin dan memberikan data penting yang dapat membantu pengembang meningkatkan pendapatan dan produksi energi pabrik mereka. Animasi oleh Josh Bauer, NREL. Versi teks.

Seperti perahu motor, bilah turbin angin yang bergerak cepat menciptakan gelombang yang dapat mengubah jumlah energi yang mencapai turbin dan pembangkit listrik melawan arah angin. Tapi saat ini model prediksi energi terlalu tidak tepat untuk mengetahui secara pasti berapa besar biaya bangun dalam kaitannya dengan hilangnya energi atau keuntungan — atau bagaimana mencegah kerugian tersebut.

Peneliti NREL berencana mengubahnya.

“Kampanye lapangan ini,” kata Patrick Moriarty, seorang insinyur senior di NREL yang memimpin proyek AWAKEN, “akan memberi kita observasi dengan resolusi tertinggi mengenai interaksi atmosfer pembangkit listrik tenaga angin yang tersedia di dunia saat ini.”

Sebelumnya, Moriarty dan rekan-rekan NREL-nya mendesain model dan simulasi untuk memperkirakan bagaimana angin dapat bergerak melalui pembangkit listrik tenaga angin. Namun tanpa data observasi yang mendukungnya, Moriarty berkata, “kami tidak tahu seberapa akurat model kami.” Kini, mulai musim semi 2022 hingga Oktober 2023, tim akan mengumpulkan data pengamatan ini menggunakan beragam sensor, termasuk yang dipasang di pesawat, di dalam dan sekitar ladang angin yang beroperasi.

Namun sebelum pengumpulan data dapat dilakukan, Moriarty dan tim penelitinya perlu menemukan lokasi yang tepat untuk meletakkan instrumen mereka guna mendapatkan gambaran turbin yang jelas. “Jika ada pohon, bangunan, atau bukit yang menghalangi upaya kami,” kata Moriarty. Dan ada: Selama kunjungan lapangan pada bulan Juli ke Oklahoma, tim menemukan banyak kendala yang harus dihadapi.

Kemudian, setelah mereka menemukan tempat optimal untuk memasang sensor, para peneliti harus meyakinkan pemilik tanah untuk menampungnya – tentu saja dengan imbalan sewa. Pada bulan Juli lalu, Moriarty bertemu dengan seorang peternak “sangat ramah” yang menghujani para peneliti dengan pertanyaan tentang ladang angin di halaman belakang rumahnya. Kerr bukan satu-satunya yang tertarik pada jenis pertanian baru.

Tangkapan layar antarmuka Basis Data Turbin Angin AS yang memperlihatkan Oklahoma — Noda-noda ini mewakili banyak ladang angin yang tersebar di negara bagian Oklahoma yang kaya akan angin. Warna yang bervariasi menunjukkan seberapa kuat turbin angin tersebut, dengan warna biru menunjukkan turbin yang menghasilkan lebih sedikit energi dan merah menunjukkan turbin angin yang lebih besar. *Tangkapan layar dari Database Turbin Angin AS oleh NREL.*

Selama beberapa tahun ke depan, sensor-sensor tersebut akan melatih lasernya di lima ladang angin di utara Oklahoma – sebuah lokasi yang dipilih karena banyaknya ladang angin yang ada saat ini dan potensi besar di masa depan. Dipasang di atau dekat turbin, sinar laser dan radar sensor (seperti yang digunakan oleh polisi lalu lintas untuk memantau kecepatan kendaraan) akan memantulkan debu dan serangga — karena kecepatan dan jalur angin yang berbeda mengubah cara partikel tersebut bergoyang, sehingga data dapat membantu menciptakan ketiganya. gambar -dimensi dari bagaimana arus angin bergerak di sekitar turbin.

Namun kebangkitan skala besar dapat berlangsung sejauh 20 mil atau lebih dan menjangkau pembangkit listrik tenaga angin yang sangat berbeda. “Tidak ada sistem observasi yang memiliki jangkauan seperti itu,” kata Moriarty. “Cepat atau lambat, Anda membutuhkan pesawat terbang.”

Untuk langkah terakhir dari kampanye lapangan AWAKEN, pesawat khusus akan menerbangkan sensor dari satu pembangkit ke pembangkit lainnya untuk mengumpulkan data berskala besar dan memahami bagaimana kebangkitan dari satu pembangkit listrik tenaga angin dapat mempengaruhi tetangganya. Pada saat yang sama, drone akan menggunakan sensor yang lebih cepat untuk mengambil data yang lebih tepat dibandingkan alat sebelumnya.

Kemudian, ketika data dikumpulkan pada tahun 2023, para peneliti akan memetakan efek atmosfer dan membuat kumpulan data sumber terbuka yang dapat diakses secara global (untuk dihosting di DOE Arsip dan Portal Data Angin). Data tersebut dapat memberikan panduan yang sangat dibutuhkan bagi pengembang pembangkit listrik tenaga angin tentang bagaimana memposisikan turbin angin mereka untuk memaksimalkan produksi energi pembangkit listrik mereka. Rancangan pembangkit listrik tenaga angin yang terinformasi dengan baik berpotensi menghasilkan energi hingga 5% lebih banyak (dan, dengan itu, pendapatan yang lebih besar).

Setelah AWAKEN selesai, Moriarty berharap dapat melakukan kampanye lapangan besar-besaran serupa untuk memetakan efek bangun tidur pembangkit listrik tenaga angin lepas pantai — terutama tanaman terapung, yang datanya hanya tersedia sedikit. Namun Moriarty juga berharap dapat meningkatkan alat pengumpulan data mereka untuk pada akhirnya membuat peta dengan resolusi lebih tinggi tentang bagaimana angin bergerak melalui pembangkit listrik tenaga angin.

“Kami semakin dekat,” kata Moriarty. Pemberhentian pertama: Oklahoma.

Pelajari lebih lanjut tentang MEMBANGKITKAN dan NREL penelitian energi angin.

Artikel milik Laboratorium Energi Terbarukan Nasional.

Menghargai orisinalitas CleanTechnica? Pertimbangkan menjadi seorang Anggota, Pendukung, Teknisi, atau Duta CleanTechnica - atau pelindung Patreon.