La riduzione delle scie delle turbine eoliche potrebbe salvare milioni di parchi eolici

Ripubblicato da Platone

Seguaci: 0

I ricercatori stanno raccogliendo i dati più completi su come i venti si muovono attraverso gli impianti eolici per aiutare a progettare impianti più efficienti e ridurre i costi dell’energia eolica

“I mulini a vento”, ha detto Bob Kerr, “non mangiano”.

Durante anni di siccità, Kerr, un allevatore di bestiame e coltivatore di grano dell’Oklahoma, ha osservato gli stagni del suo terreno agricolo scomparire nella terra incrostata. Senza acqua, il suo grano e il suo bestiame non sopravviverebbero mai. E se non sopravvivessero loro, potrebbe non sopravvivere neanche la fattoria.

Quindi, dopo 43 anni, Kerr ha deciso di coltivare qualcosa di completamente diverso: il vento. Ha affittato la sua terra inaridita a un parco eolico. "Questo è un reddito costante e affidabile", ha detto National Public Radio. “Non devo preoccuparmi di dar loro da mangiare, non devo preoccuparmi di rompere il ghiaccio per loro in inverno, non devo preoccuparmi che questi mulini a vento finiscano sulla strada. È semplicemente un accordo senza preoccupazioni.

Questo accordo potrebbe presto diventare ancora migliore per gli agricoltori come Kerr che vivono in stati ricchi di vento come l’Oklahoma. Nella primavera del 2022, i ricercatori del National Renewable Energy Laboratory (NREL) lanceranno una campagna internazionale e multiistituzionale sull’energia eolica chiamata Esperimento americano WAKE (AWAKEN). Finanziato dal Wind Energy Technologies Office del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE), lo studio raccoglierà il set di dati più completo al mondo su un fenomeno atmosferico legato all’energia eolica, comprese le scie che possono costare a un parco eolico medio circa il 10% della sua energia potenziale. Una volta completati, questi dati potrebbero aiutare i parchi eolici – e gli agricoltori che affittano la loro terra, come Kerr – a produrre ancora più energia e a guadagnare ancora più profitti.

[Contenuto incorporato]

Vince il vento! Il modo in cui le correnti d'aria si muovono attraverso gli impianti eolici non è ben compreso. Ecco perché il team di ricerca AWAKEN sta utilizzando droni e lidar per mappare il modo in cui i venti fluiscono tra e intorno alle turbine eoliche e fornire dati critici che potrebbero aiutare gli sviluppatori ad aumentare i ricavi dei loro impianti e la produzione di energia. Animazione di Josh Bauer, NREL. Versione testuale.

Come le barche a motore, le pale delle turbine eoliche in rapido movimento creano scie che possono modificare la quantità di energia che raggiunge le turbine e gli impianti sottovento. Ma attuale modelli di previsione energetica sono troppo imprecisi per dire esattamente quanto costano le scie in termini di perdita di energia o profitti – o come prevenire tale perdita.

I ricercatori del NREL intendono cambiare la situazione.

"Questa campagna sul campo", ha detto Patrizio Moriarty, un ingegnere senior presso NREL che sta guidando il progetto AWAKEN, “ci fornirà le osservazioni con la più alta risoluzione delle interazioni atmosferiche dei parchi eolici oggi disponibili nel mondo”.

In precedenza, Moriarty e i suoi colleghi NREL avevano progettato modelli e simulazioni per stimare come i venti potrebbero muoversi attraverso gli impianti eolici. Ma senza dati osservativi a sostegno, ha detto Moriarty, “non sappiamo quanto siano accurati i nostri modelli”. Ora, dalla primavera del 2022 fino all’ottobre 2023, il team raccoglierà questi dati osservativi utilizzando una vasta gamma di sensori, compresi quelli montati sugli aerei, all’interno e attorno ai parchi eolici operativi.

Ma prima che potesse avvenire la raccolta dei dati, Moriarty e il suo gruppo di ricerca dovevano trovare i luoghi giusti in cui posizionare i propri strumenti per ottenere riprese nitide delle turbine. “Se ci fossero alberi, edifici o colline sulla strada, ciò bloccherebbe i nostri sforzi”, ha detto Moriarty. E ce n'erano: durante una gita di luglio in Oklahoma, il team ha trovato molti ostacoli da superare.

Quindi, una volta individuati i punti ottimali in cui posizionare i sensori, i ricercatori hanno dovuto convincere i proprietari terrieri a ospitarli, ovviamente in cambio di un affitto. A luglio, Moriarty ha incontrato un allevatore “molto amichevole” che ha tempestato i ricercatori di domande sui parchi eolici nel suo cortile. Kerr non è l’unico interessato a un nuovo tipo di agricoltura.

Uno screenshot dell'interfaccia del database delle turbine eoliche degli Stati Uniti che mostra l'Oklahoma — Queste macchie rappresentano i numerosi parchi eolici sparsi nello stato ricco di vento dell'Oklahoma. I diversi colori rappresentano la potenza delle turbine eoliche, con il blu che indica quelle che producono meno energia e il rosso che rappresenta le turbine eoliche più grandi. *Screenshot del Database delle turbine eoliche negli Stati Uniti da NREL.*

Per i prossimi anni, questi sensori punteranno i loro laser su cinque parchi eolici nel nord dell’Oklahoma, un luogo scelto per il suo gran numero di parchi eolici attuali e per il grande potenziale futuro. Posizionati sopra o vicino alle turbine, i raggi laser e radar dei sensori (come quelli usati dai vigili urbani per monitorare la velocità dei veicoli) rifletteranno polvere e insetti: poiché diverse velocità e percorsi del vento cambiano il modo in cui queste particelle oscillano, quei dati possono aiutare a creare un tre immagine bidimensionale di come le correnti del vento si muovono intorno alle turbine.

Ma le scie su larga scala possono persistere per 20 miglia o più e raggiungere impianti eolici completamente diversi. "Nessun sistema di osservazione ha questo tipo di portata", ha detto Moriarty. "Prima o poi avrai bisogno di un aereo."

Per la fase finale della campagna sul campo AWAKEN, velivoli specializzati faranno volare sensori da un impianto all'altro per raccogliere dati su larga scala e capire come le scie di un impianto eolico potrebbero influenzare i suoi vicini. Allo stesso tempo, i droni utilizzeranno sensori più veloci per raccogliere dati più precisi rispetto agli strumenti precedenti.

Quindi, quando i dati saranno compilati nel 2023, i ricercatori mapperanno gli effetti atmosferici e creeranno un set di dati open source e accessibile a livello globale (che sarà ospitato nel DOE Archivio e portale dati vento). Questi dati potrebbero fornire agli sviluppatori di parchi eolici le indicazioni tanto necessarie su come posizionare le loro turbine eoliche per massimizzare la produzione di energia dei loro impianti. Una progettazione così accurata di impianti eolici potrebbe potenzialmente generare fino al 5% in più di energia (e, con essa, maggiori entrate).

Dopo che AWAKEN si sarà concluso, Moriarty spera di eseguire una simile massiccia campagna sul campo per mappare gli effetti della scia in impianti eolici offshore — soprattutto piante galleggianti, per le quali esistono pochi dati. Ma Moriarty spera anche di migliorare i propri strumenti di raccolta dati per realizzare eventualmente una mappa a risoluzione ancora più elevata di come i venti si muovono attraverso gli impianti eolici.

“Ci stiamo avvicinando”, ha detto Moriarty. Prima tappa: Oklahoma.

Scopri RISVEGLIO e NREL ricerca sull'energia eolica.

Articolo per gentile concessione di Laboratorio nazionale per le energie rinnovabili.

Apprezzi l'originalità di CleanTechnica? Valuta di diventare un Membro, sostenitore, tecnico o ambasciatore di CleanTechnica - o un mecenate Patreon.