צמצום התעוררות של טורבינות רוח עשוי לחסוך מיליונים לחוות רוח

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

חוקרים אוספים את הנתונים המקיפים ביותר על איך רוחות נעות דרך תחנות כוח רוח כדי לעזור לתכנן מפעלים יעילים יותר ולהפחית את עלויות אנרגיית הרוח

"טחנות רוח," אמר בוב קר, "אל תאכלו."

במשך שנים של בצורת, קר, חוה בקר ואוקלהומה חקלאי חיטה, צפה בבריכות באדמות החקלאיות שלו נעלמות לתוך אדמה עגולה. ללא מים, החיטה והבקר שלו לעולם לא ישרדו. ואם הם לא ישרדו, אולי גם החווה לא.

אז, אחרי 43 שנים, קר החליט לחקלאות משהו אחר לגמרי: רוח. הוא השכיר את אדמתו המיובשת לחוות רוח. "זו הכנסה יציבה ומהימנה", הוא אמר לי רדיו הציבורי הלאומי. "אני לא צריך לדאוג להאכיל אותם, אני לא צריך לדאוג לשבור להם קרח בחורף, אני לא צריך לדאוג שטחנות הרוח האלה יצאו לכביש. זו פשוט עסקה ללא דאגה".

העסקה הזו עשויה להשתפר בקרוב אפילו עבור חקלאים כמו קר שחיים במדינות עשירות ברוח כמו אוקלהומה. באביב 2022, חוקרים מהמעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (NREL) ישיקו קמפיין בינלאומי ורב-מוסדי בתחום אנרגיית הרוח בשם ניסוי WAKE אמריקאי (AWAKEN). המחקר ממומן על ידי משרד טכנולוגיות אנרגיית הרוח של משרד האנרגיה האמריקאי (DOE), ויצבור את מערך הנתונים המקיף ביותר בעולם על תופעת אטמוספירה של אנרגיית רוח, כולל ערות שעלולות לעלות לחוות הרוח הממוצעת כ-10% מהאנרגיה הפוטנציאלית שלה. לאחר השלמתם, הנתונים הללו יכולים לעזור לחוות רוח - ולחקלאים שמשכירים את אדמתם, כמו קר - לייצר אפילו יותר אנרגיה ולהרוויח אפילו יותר רווחים.

[תוכן מוטבע]

רוח ניצחון! כיצד זרמי אוויר נעים דרך צמחי רוח אינו מובן היטב. זו הסיבה שצוות המחקר של AWAKEN משתמש ברחפנים ולידאר כדי למפות את האופן שבו רוחות זורמות בין ומסביב לטורבינות רוח ולספק נתונים קריטיים שיכולים לעזור למפתחים להגדיל את ההכנסות ואת ייצור האנרגיה של המפעל שלהם. אנימציה מאת ג'וש באואר, NREL. גרסת טקסט.

כמו סירות מנוע, להבי טורבינות רוח הנעים במהירות יוצרים ערות שיכולות לשנות את כמות האנרגיה שמגיעה לטורבינות ולצמחים במורד הרוח. אבל עדכני מודלים לחיזוי אנרגיה הם לא מדויקים מכדי לומר בדיוק כמה עולות הערות במונחים של אובדן אנרגיה או רווחים - או איך למנוע את ההפסד הזה.

חוקרי NREL מתכננים לשנות את זה.

"קמפיין השטח הזה," אמר פטריק מוריארטי, מהנדס בכיר ב-NREL שמוביל את פרויקט AWAKEN, "יתן לנו את התצפיות ברזולוציה הגבוהה ביותר של אינטראקציות אווירה של חוות רוח הזמינות בעולם כיום."

בעבר, מוריארטי ועמיתיו ל-NREL עיצבו מודלים וסימולציות להעריך כיצד רוחות עשויות לנוע דרך צמחי רוח. אבל ללא נתונים תצפיתיים שיגבו אותם, אמר מוריארטי, "אנחנו לא יודעים עד כמה המודלים שלנו מדויקים". כעת, מאביב 2022 עד אוקטובר 2023, הצוות יאסוף את נתוני התצפית הללו באמצעות מגוון רחב של חיישנים, כולל אלו המורכבים על מטוסים, בחוות רוח תפעוליות ומסביב.

אבל לפני שאיסוף נתונים כלשהו יכול לקרות, מוריארטי וצוות המחקר שלו היו צריכים למצוא את המיקומים הנכונים למקם את המכשירים שלהם כדי לקבל צילומים ברורים של הטורבינות. "אם יש עצים או מבנים או גבעות בדרך, זה יחסום את המאמצים שלנו", אמר מוריארטי. והיו: במהלך טיול שטח ביולי באוקלהומה, הצוות מצא שפע של מכשולים לנווט.

לאחר מכן, ברגע שהם מצאו מקומות אופטימליים לקנן את החיישנים שלהם, החוקרים נאלצו לשכנע את בעלי הקרקע לשכן אותם - תמורת שכר דירה, כמובן. עוד ביולי, פגש מוריארטי חווא "ידידותי מאוד" שפלפל את החוקרים בשאלות על חוות הרוח בחצר האחורית שלו. קר אינו היחיד שמתעניין בסוג חדש של חקלאות.

צילום מסך של ממשק מסד הנתונים של טורבינות הרוח בארה"ב המציגה את אוקלהומה — כתמים אלה מייצגים את חוות הרוח הרבות הפזורות ברחבי מדינת אוקלהומה העשירה ברוח. הצבעים המשתנים מייצגים את עוצמתן של טורבינות הרוח, כאשר כחול מציין את אלו שמייצרות פחות אנרגיה ואדום מייצג טורבינות רוח גדולות יותר. *צילום מסך של מאגר טורבינות הרוח בארה"ב מאת NREL.*

במשך השנים הקרובות, חיישנים אלה יאמנו את הלייזרים שלהם בחמש חוות רוח בצפון אוקלהומה - מיקום שנבחר בשל המספר הגדול של חוות הרוח הנוכחיות והפוטנציאל העתידי הגדול שלו. מתפרסמות על או בקרבת טורבינות, קרני הלייזר והרדאר של החיישנים (כמו אלו המשמשות שוטרי תנועה לניטור מהירויות רכב) ישקפו אבק וחרקים - מכיוון שמהירות רוח ונתיבים שונים משנים את האופן בו החלקיקים מתנדנדים, הנתונים הללו יכולים לעזור ליצור שלושה -תמונה ממדית של כיצד זרמי הרוח נעים סביב הטורבינות.

אבל התעוררות בקנה מידה גדול יכול להימשך 20 מייל או יותר ולהגיע לצמחי רוח שונים לגמרי. "לאף מערכת תצפית אין טווח כזה", אמר מוריארטי. "במוקדם או במאוחר, אתה צריך מטוס."

בשלב האחרון של קמפיין השדה AWAKEN, מטוסים מיוחדים יטיסו חיישנים ממפעל למפעל כדי לאסוף נתונים בקנה מידה גדול ולהבין כיצד יקיצות ממפעל רוח אחד עשויות להשפיע על שכניו. במקביל, מזל"טים ישתמשו בחיישנים מהירים יותר כדי לאסוף נתונים מדויקים יותר מכלים קודמים.

לאחר מכן, כאשר הנתונים יאספו בשנת 2023, החוקרים ימפו אפקטים אטמוספריים ויצרו מערך נתונים בקוד פתוח, נגיש גלובלי (שיתארח ב-DOE ארכיון ופורטל נתוני רוח). נתונים אלה יכולים לתת למפתחי חוות רוח הדרכה נחוצה כיצד למקם את טורבינות הרוח שלהם כדי למקסם את ייצור האנרגיה של המפעלים שלהם. תכנונים מושכלים כאלה של מפעלי רוח עשויים לייצר עד 5% יותר אנרגיה (ויחד עם זה גם יותר הכנסות).

לאחר סיום AWAKEN, מוריארטי מקווה לבצע קמפיין שטח מסיבי דומה כדי למפות את אפקטי ההתעוררות ב מפעלי רוח ימית - במיוחד צמחים צפים, שקיימים מעט נתונים לגביהם. אבל מוריארטי גם מקווה לשפר את כלי איסוף הנתונים שלהם כדי ליצור בסופו של דבר מפה ברזולוציה גבוהה עוד יותר של איך הרוחות נעות דרך מפעלי רוח.

"אנחנו מתקרבים," אמר מוריארטי. תחנה ראשונה: אוקלהומה.

למידע נוסף בנושא לְהָעִיר ושל NREL מחקר אנרגיית רוח.

המאמר באדיבות המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת.

מעריך את המקוריות של CleanTechnica? שקול להפוך ל חבר CleanTechnica, תומך, טכנאי או שגריר - או פטרון Patreon.