風力タービンの後流を減らすことで風力発電所を数百万ドル節約できる可能性がある

研究者たちは、より効率的な発電所を設計し、風力エネルギーのコストを削減するために、風力発電所内で風がどのように流れるかに関する最も包括的なデータを収集しています。

「風車は食べてはいけない」とボブ・カーは言った。

オクラホマ州の牧場主で小麦農家でもあるカーさんは、何年にもわたる干ばつの間、農地の池が固まった土の中に消えていくのを眺めていました。水がなければ、小麦も牛も生きていけません。そして、彼らが生き残れなければ、農場も生き残れないかもしれません。

そこで、43 年後、カーはまったく異なるもの、つまり風力発電を行うことにしました。彼は乾燥した土地を風力発電所にリースした。 「これは安定した信頼できる収入です」と彼は言う 言われ ナショナル·パブリック·ラジオ。 「私は彼らに餌をあげる心配も、冬の間彼らのために氷を割る心配も要りません。風車が道路に出ることを心配する必要もありません。それは心配のない取引です。」

オクラホマ州のような風力豊かな州に住むカーさんのような農家にとって、この協定は間もなくさらに有利になる可能性がある。 2022 年の春、国立再生可能エネルギー研究所 (NREL) の研究者らは、風力エネルギーに関する国際的な複数機関によるキャンペーンを開始します。 アメリカのWAKE実験（AWAKEN）。米国エネルギー省 (DOE) 風力エネルギー技術局の資金提供によるこの研究は、平均的な風力発電所の潜在エネルギーの約 10% を損失する可能性がある後流を含む、風力エネルギーの大気現象に関する世界で最も包括的なデータセットを蓄積することになります。これらのデータが完成すれば、風力発電所や、カーのように土地を借りている農家がさらに多くのエネルギーを生産し、さらに多くの利益を得るのに役立つ可能性がある。

風が勝つ！気流が風力発電所内をどのように移動するかは十分に理解されていません。そのため、AWAKEN 研究チームはドローンとライダーを使用して、風力タービンの間や周囲で風がどのように流れるかをマッピングし、開発者がプラントの収益とエネルギー生産を増やすのに役立つ重要なデータを提供しています。アニメーションはNRELのジョシュ・バウアーによる。 テキストバージョン.

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モーターボートと同様に、高速で移動する風力タービンのブレードは後流を生成し、それによって風下のタービンやプラントに到達するエネルギーの量が変化する可能性があります。しかし、現在 エネルギー予測モデル エネルギー損失や利益の観点から航跡にどれだけのコストがかかるのか、あるいはその損失を防ぐ方法を正確に伝えるには不正確すぎます。

NREL の研究者たちは、この状況を変えることを計画しています。

「この野外キャンペーンは」と言いました。 パトリック・モリアーティAWAKEN プロジェクトを主導する NREL の上級エンジニアである彼は、「今日世界で利用可能な風力発電所の大気相互作用の最高解像度の観察を提供してくれるでしょう。」

以前、モリアーティとNRELの同僚は、 モデルとシミュレーション 風が風力発電所をどのように移動するかを推定します。しかし、それらを裏付ける観測データがなければ、「私たちのモデルがどれほど正確であるかはわかりません」とモリアーティ氏は述べた。現在、チームは2022年の春から2023年XNUMX月まで、稼働中の風力発電所内およびその周囲の航空機に搭載されたセンサーを含む膨大な数のセンサーを使用して、この観測データを収集する予定です。

しかし、データ収集が行われる前に、モリアーティ氏と研究チームはタービンの鮮明な写真を撮影するために機器を設置する適切な場所を見つける必要がありました。 「木や建物や丘が邪魔になれば、我々の努力は妨げられるだろう」とモリアーティ氏は語った。 7 月のオクラホマ州への野外旅行中、チームは乗り越えなければならない障害物がたくさんあることを発見しました。

そして、センサーを設置するのに最適な場所を見つけたら、研究者らは地主にセンサーを設置するよう説得しなければならなかった。もちろん、家賃と引き換えだ。 7月に遡ると、モリアーティ氏はある「とてもフレンドリーな」牧場主に会い、裏庭にある風力発電所について研究者たちに質問を浴びせた。新しい種類の農業に興味があるのはカー氏だけではない。

今後数年間、これらのセンサーはオクラホマ州北部の 5 か所の風力発電所でレーザーを訓練します。この場所は、現在多数の風力発電所があり、大きな将来性があることから選ばれた場所です。タービン上またはその近くに設置されたセンサーのレーザー ビームやレーダー ビーム (交通警官が車の速度を監視するために使用するビームなど) は塵や虫を反射します。風速や経路が異なると粒子の揺れ方が変化するため、そのデータは 3 つの粒子を生成するのに役立ちます。 -次元の絵 風流がタービンの周りをどのように動くか.

しかし、大規模な後流は 20 マイル以上にわたって持続し、まったく異なる風力発電所に到達することがあります。 「これほどの範囲を備えた観測システムはありません」とモリアーティ氏は語った。 「遅かれ早かれ、飛行機が必要になります。」

AWAKEN フィールドキャンペーンの最終ステップでは、特殊な航空機が発電所から発電所へとセンサーを飛ばして大規模なデータを収集し、ある風力発電所からの航跡が隣接する風力発電所にどのような影響を与えるかを理解します。同時に、ドローンはより高速なセンサーを使用して、以前のツールよりも正確なデータを取得するようになります。

その後、2023 年にデータが編集されると、研究者らは大気への影響を計画し、オープンソースで世界的にアクセス可能なデータセット (DOE でホストされる予定) を作成します。 風力データのアーカイブとポータル）。そのデータは、風力発電所の開発者に、発電所のエネルギー生産を最大化するために風力タービンをどのように配置するかについて待望の指針を与える可能性があります。このような十分な情報に基づいた風力発電所の設計により、最大 5% 多くのエネルギーを生成できる可能性があります (それに伴い、収益も増加します)。

AWAKEN が終了した後、モリアーティは同様の大規模な野外キャンペーンを実施して、航跡の影響を計画することを望んでいます。 洋上風力発電所 — 特にデータがほとんど存在しない浮遊植物。しかし、モリアーティ氏はまた、データ収集ツールを改善して、最終的には風力発電所内を風がどのように移動するかを示すさらに高解像度の地図を作成したいと考えている。

「我々は近づいている」とモリアーティ氏は語った。最初の目的地: オクラホマ。

詳細については、こちらから 目覚め そしてNRELの 風力エネルギーの研究.

記事の礼儀 国立再生可能エネルギー研究所.

 

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出典: https://cleantechnica.com/2022/01/25/reducing-wind-turbine-wakes-could-save-wind-farms-millions/