풍력 터빈 후류를 줄이면 풍력 발전 단지 수백만 달러를 절약할 수 있습니다.

플라톤에 의해 재발행

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연구원들은 보다 효율적인 발전소를 설계하고 풍력 에너지 비용을 절감하기 위해 풍력 발전소를 통해 바람이 이동하는 방식에 대한 가장 포괄적인 데이터를 수집하고 있습니다.

Bob Kerr는 "풍차는 먹지 마세요"라고 말했습니다.

오클라호마의 가축 목장주이자 밀 농부인 커(Kerr)는 수년간의 가뭄을 통해 자신의 농지 연못이 굳은 땅으로 사라지는 것을 지켜보았습니다. 물이 없으면 그의 밀과 소는 결코 살아남지 못할 것입니다. 그리고 그들이 살아남지 못한다면 농장도 살아남지 못할 수도 있습니다.

그래서 43년 후 Kerr는 전혀 다른 것을 재배하기로 결정했습니다. 바로 풍력 발전입니다. 그는 말라버린 땅을 풍력 발전소에 임대했습니다. “이것은 안정적이고 신뢰할 수 있는 수입입니다.”라고 그는 말했습니다. 이야기 국가 퍼블릭 라디오. “먹이를 줄 걱정도 없고, 겨울에 얼음이 깨질 걱정도 없고, 풍차가 도로에 나가는 것을 걱정할 필요도 없어요. 걱정할 필요 없는 거래일 뿐입니다.”

오클라호마처럼 바람이 많이 부는 주에 사는 Kerr 같은 농부들에게는 이 거래가 곧 훨씬 더 좋아질 수 있습니다. 2022년 봄, 국립 재생 에너지 연구소(NREL)의 연구원들은 국제적, 다기관 풍력 에너지 분야 캠페인을 시작할 예정입니다. 미국의 WAKE 실험(AWAKEN). 미국 에너지부(DOE) 풍력 에너지 기술 사무소의 자금 지원을 받는 이 연구는 평균 풍력 발전 단지의 잠재적 에너지의 약 10%를 소비할 수 있는 후류를 포함하여 풍력 에너지 대기 현상에 대한 세계에서 가장 포괄적인 데이터 세트를 축적할 것입니다. 일단 완료되면 이러한 데이터는 풍력 발전 단지와 Kerr처럼 토지를 임대하는 농부가 더 많은 에너지를 생산하고 더 많은 수익을 얻는 데 도움이 될 수 있습니다.

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바람 승리! 풍력발전소를 통해 기류가 어떻게 이동하는지는 잘 알려져 있지 않습니다. 이것이 바로 AWAKEN 연구팀이 드론과 라이더를 사용하여 풍력 터빈 사이와 주변에서 바람이 흐르는 방식을 매핑하고 개발자가 발전소의 수익과 에너지 생산량을 늘리는 데 도움이 될 수 있는 중요한 데이터를 제공하는 이유입니다. NREL의 조쉬 바우어(Josh Bauer)가 제작한 애니메이션. 텍스트 버전.

모터보트와 마찬가지로 빠르게 움직이는 풍력 터빈 블레이드는 풍하측 터빈과 발전소에 도달하는 에너지의 양을 변경할 수 있는 항류를 생성합니다. 하지만 현재 에너지 예측 모델 에너지나 이익 손실 측면에서 웨이크 비용이 얼마나 되는지, 또는 손실을 방지하는 방법을 정확히 말하기에는 너무 부정확합니다.

NREL 연구원들은 이를 바꿀 계획입니다.

“이번 현장 캠페인은”이라고 말했습니다. 패트릭 모리어티AWAKEN 프로젝트를 이끌고 있는 NREL의 수석 엔지니어는 "현재 세계에서 가능한 풍력 발전소 대기 상호 작용에 대한 최고 해상도 관측을 제공할 것입니다."

이전에 Moriarty와 그의 NREL 동료들은 모델 및 시뮬레이션 풍력 발전소를 통해 바람이 어떻게 움직일 수 있는지 추정합니다. 그러나 이를 뒷받침할 관측 데이터가 없기 때문에 Moriarty는 "우리 모델이 얼마나 정확한지 알 수 없습니다"라고 말했습니다. 이제 팀은 2022년 봄부터 2023년 XNUMX월까지 항공기, 운영 중인 풍력 발전소 내부 및 주변에 장착된 센서를 포함하여 광범위한 센서를 사용하여 이러한 관측 데이터를 수집할 예정입니다.

그러나 데이터 수집이 이루어지기 전에 Moriarty와 그의 연구팀은 터빈의 선명한 사진을 얻기 위해 장비를 배치할 올바른 위치를 찾아야 했습니다. “길에 나무나 건물, 언덕이 있으면 우리의 노력이 방해를 받을 것입니다.”라고 Moriarty는 말했습니다. XNUMX월에 오클라호마로 현장 학습을 가던 중 팀은 탐색해야 할 장애물을 많이 발견했습니다.

그런 다음 센서를 배치할 최적의 장소를 찾은 후 연구원들은 토지 소유자에게 센서를 수용하도록 설득해야 했습니다. 물론 임대료를 받는 대신 말이죠. 지난 XNUMX월, Moriarty는 자신의 뒷마당에 있는 풍력 발전 단지에 대한 질문으로 연구자들에게 질문을 퍼붓는 한 "매우 친절한" 목장 주인을 만났습니다. 커는 새로운 종류의 농업에 관심이 있는 유일한 사람이 아닙니다.

오클라호마를 보여주는 미국 풍력 터빈 데이터베이스 인터페이스의 스크린샷 — 이 얼룩은 바람이 많이 부는 오클라호마 주 전역에 흩어져 있는 많은 풍력 발전소를 나타냅니다. 다양한 색상은 풍력 터빈이 얼마나 강력한지를 나타내며, 파란색은 더 적은 에너지를 생산하는 것을 나타내고 빨간색은 더 큰 풍력 터빈을 나타냅니다. *의 스크린 샷 미국 풍력 터빈 데이터베이스 NREL에 의해.*

향후 몇 년 동안 해당 센서는 오클라호마 북부에 있는 XNUMX개 풍력 발전 단지에서 레이저를 훈련할 것입니다. 이 지역은 현재 풍력 발전 단지가 많고 미래 잠재력이 크다는 이유로 선택된 위치입니다. 터빈 위 또는 근처에 게시된 센서의 레이저 및 레이더 빔(교통 경찰이 차량 속도를 모니터링하는 데 사용하는 것과 같은)은 먼지와 벌레를 반사합니다. 다양한 풍속과 경로에 따라 입자가 흔들리는 방식이 바뀌기 때문에 해당 데이터는 XNUMX가지 오류를 생성하는 데 도움이 될 수 있습니다. -차원적인 그림 풍력이 터빈 주위를 어떻게 움직이는지.

그러나 대규모 항적은 20마일 이상 지속될 수 있으며 완전히 다른 풍력 발전소에 도달할 수 있습니다. Moriarty는 “이런 범위의 관측 시스템은 없습니다.”라고 말했습니다. "조만간 항공기가 필요합니다."

AWAKEN 현장 캠페인의 마지막 단계에서 특수 항공기는 센서를 공장에서 공장으로 비행하여 대규모 데이터를 수집하고 한 풍력 발전소의 후류가 이웃에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 이해합니다. 동시에 드론은 더 빠른 센서를 사용하여 이전 도구보다 더 정확한 데이터를 수집합니다.

그런 다음 2023년에 데이터가 편집되면 연구원들은 대기 영향을 매핑하고 전 세계적으로 접근 가능한 오픈 소스 데이터 세트를 만들 것입니다(DOE에서 호스팅됨). 풍력 데이터 아카이브 및 포털). 이 데이터는 풍력 발전소 개발자에게 발전소의 에너지 생산을 극대화하기 위해 풍력 터빈을 배치하는 방법에 대해 꼭 필요한 지침을 제공할 수 있습니다. 이러한 정보를 바탕으로 풍력 발전소를 설계하면 잠재적으로 최대 5% 더 많은 에너지를 생성할 수 있습니다(그리고 이를 통해 더 많은 수익을 얻을 수 있습니다).

AWAKEN이 끝난 후 Moriarty는 웨이크 효과를 계획하기 위해 유사한 대규모 현장 캠페인을 수행하기를 희망합니다. 해상 풍력 발전소 — 특히 데이터가 거의 존재하지 않는 부유식 식물입니다. 그러나 Moriarty는 또한 데이터 수집 도구를 개선하여 결국 풍력 발전소를 통해 바람이 어떻게 이동하는지에 대한 훨씬 더 높은 해상도의 지도를 만들기를 바라고 있습니다.

“우리는 점점 가까워지고 있어요.” 모리아티가 말했습니다. 첫 번째 목적지: 오클라호마.

전단지에 포함된 링크에 대해 더 알아보기 깨우다 그리고 NREL의 풍력 에너지 연구.

기사 제공 국립 신 재생 에너지 연구소.

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