Ograniczenie liczby wybudzeń turbin wiatrowych może zaoszczędzić miliony farm wiatrowych

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Naukowcy zbierają najbardziej wszechstronne dane na temat przemieszczania się wiatrów w elektrowniach wiatrowych, aby pomóc w projektowaniu bardziej wydajnych elektrowni i obniżeniu kosztów energii wiatrowej

„Wiatraki”, powiedział Bob Kerr, „nie jedz”.

Przez lata suszy Kerr, hodowca bydła i pszenicy z Oklahomy, patrzył, jak stawy na jego polach uprawnych znikają w zaschniętej ziemi. Bez wody jego pszenica i bydło nigdy by nie przetrwały. A jeśli oni nie przeżyli, farma też może nie.

Tak więc po 43 latach Kerr postanowił uprawiać coś zupełnie innego: wiatr. Wydzierżawił wyschniętą ziemię farmie wiatrowej. „To stały, pewny dochód” — powiedział powiedział National Public Radio. „Nie muszę się martwić o ich nakarmienie, nie muszę się martwić o łamanie im lodu w zimie, nie muszę się martwić, że te wiatraki wyjadą na drogę. To po prostu bezproblemowa umowa”.

Ta umowa może wkrótce stać się jeszcze lepsza dla rolników takich jak Kerr, którzy mieszkają w stanach bogatych w wiatr, takich jak Oklahoma. Wiosną 2022 roku naukowcy z Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) rozpoczną międzynarodową, wieloinstytucjonalną kampanię terenową dotyczącą energii wiatrowej pod nazwą amerykański eksperyment WAKE (przebudzony). Badanie, finansowane przez Biuro ds. Technologii Energii Wiatrowej Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych (DOE), zgromadzi najobszerniejszy na świecie zbiór danych na temat zjawiska atmosferycznego związanego z energią wiatrową, w tym przebudzeń, które mogą kosztować przeciętną farmę wiatrową około 10% jej potencjalnej energii. Po ukończeniu dane te mogą pomóc farmom wiatrowym – i rolnikom, którzy dzierżawią swoje grunty, takim jak Kerr – wytwarzać jeszcze więcej energii i osiągać jeszcze większe zyski.

[Osadzone treści]

Wygrana z wiatrem! To, w jaki sposób prądy powietrza przemieszczają się przez elektrownie wiatrowe, nie jest dobrze poznane. Właśnie dlatego zespół badawczy AWAKEN używa dronów i lidarów do mapowania przepływu wiatrów między turbinami wiatrowymi i wokół nich oraz dostarcza krytycznych danych, które mogą pomóc deweloperom zwiększyć przychody ich elektrowni i produkcję energii. Animacja: Josh Bauer, NREL. Wersja tekstowa.

Podobnie jak łodzie motorowe, szybko poruszające się łopaty turbin wiatrowych tworzą kilwater, który może zmienić ilość energii docierającej do turbin wiatrowych i roślin. Ale aktualne modele prognozowania zużycia energii są zbyt nieprecyzyjne, aby dokładnie określić, ile kosztuje budzenie w kategoriach utraconej energii lub zysków — lub jak temu zapobiec.

Naukowcy z NREL planują to zmienić.

— Ta kampania polowa — powiedział Patricka Moriarty'ego, starszy inżynier w NREL, który kieruje projektem AWAKEN, „dostarczy nam obserwacje interakcji farm wiatrowych z atmosferą w najwyższej dostępnej obecnie na świecie rozdzielczości”.

Wcześniej projektował Moriarty i jego koledzy z NREL modele i symulacje oszacować, w jaki sposób wiatry mogą przemieszczać się przez elektrownie wiatrowe. Ale bez danych obserwacyjnych, które mogłyby je poprzeć, Moriarty powiedział: „nie wiemy, jak dokładne są nasze modele”. Teraz, od wiosny 2022 r. do października 2023 r., zespół będzie zbierał te dane obserwacyjne za pomocą szerokiej gamy czujników, w tym montowanych na samolotach, w działających farmach wiatrowych i wokół nich.

Ale zanim mogło dojść do gromadzenia jakichkolwiek danych, Moriarty i jego zespół badawczy musieli znaleźć odpowiednie lokalizacje, w których umieściliby swoje instrumenty, aby uzyskać wyraźne zdjęcia turbin. „Jeśli na drodze są drzewa, budynki lub wzgórza, to blokuje nasze wysiłki” – powiedział Moriarty. Były też: Podczas lipcowej wycieczki terenowej do Oklahomy zespół napotkał wiele przeszkód do pokonania.

Następnie, po znalezieniu optymalnych miejsc do umieszczenia swoich czujników, naukowcy musieli przekonać właścicieli ziemskich do ich umieszczenia – oczywiście w zamian za czynsz. W lipcu Moriarty spotkał jednego „bardzo przyjaznego” ranczera, który zasypywał badaczy pytaniami na temat farm wiatrowych na jego podwórku. Kerr nie jest jedyną osobą zainteresowaną nowym rodzajem rolnictwa.

Zrzut ekranu przedstawiający interfejs US Wind Turbine Database przedstawiający stan Oklahoma — Te smugi reprezentują wiele farm wiatrowych rozsianych po bogatym w wiatry stanie Oklahoma. Różne kolory reprezentują moc turbin wiatrowych, przy czym niebieski oznacza te, które wytwarzają mniej energii, a czerwony reprezentuje większe turbiny wiatrowe. *Zrzut ekranu z Baza danych turbin wiatrowych w USA przez NREL.*

Przez kilka następnych lat czujniki te będą szkolić swoje lasery na pięciu farmach wiatrowych w północnej Oklahomie — lokalizacji wybranej ze względu na dużą liczbę obecnych farm wiatrowych i ogromny potencjał na przyszłość. Umieszczone na turbinach lub w ich pobliżu wiązki laserowe i radarowe czujników (takie jak te używane przez policję drogową do monitorowania prędkości pojazdów) będą odbijać kurz i robaki – ponieważ różne prędkości i ścieżki wiatru zmieniają sposób, w jaki te cząsteczki się kołyszą, dane te mogą pomóc stworzyć trzy -wymiarowy obraz jak prądy wiatrowe poruszają się wokół turbin.

Ale przebudzenia na dużą skalę mogą trwać 20 mil lub więcej i docierać do zupełnie różnych elektrowni wiatrowych. „Żaden system obserwacyjny nie ma takiego zasięgu” – powiedział Moriarty. „Prędzej czy później będziesz potrzebować samolotu”.

W ostatnim etapie kampanii terenowej AWAKEN wyspecjalizowane samoloty będą latać czujnikami od elektrowni do elektrowni, aby zebrać dane na dużą skalę i zrozumieć, w jaki sposób przebudzenia z jednej elektrowni wiatrowej mogą wpłynąć na jej sąsiadów. Jednocześnie drony będą wykorzystywać szybsze czujniki do zbierania dokładniejszych danych niż poprzednie narzędzia.

Następnie, kiedy dane zostaną skompilowane w 2023 r., naukowcy sporządzą mapę efektów atmosferycznych i stworzą globalnie dostępny zestaw danych typu open source (który będzie hostowany w DOE Archiwum danych wiatrowych i portal). Dane te mogą dać twórcom farm wiatrowych bardzo potrzebne wskazówki, jak ustawić turbiny wiatrowe, aby zmaksymalizować produkcję energii w ich elektrowniach. Takie przemyślane projekty elektrowni wiatrowych mogą potencjalnie generować do 5% więcej energii (a wraz z tym większe przychody).

Po zakończeniu projektu AWAKEN Moriarty ma nadzieję przeprowadzić podobną masową kampanię terenową, aby zmapować efekty przebudzenia morskie elektrownie wiatrowe — zwłaszcza rośliny pływające, dla których istnieje niewiele danych. Ale Moriarty ma również nadzieję, że ulepszy swoje narzędzia do gromadzenia danych, aby ostatecznie stworzyć mapę o jeszcze wyższej rozdzielczości, pokazującą, jak wiatry przemieszczają się przez elektrownie wiatrowe.

— Zbliżamy się — powiedział Moriarty. Pierwszy przystanek: Oklahoma.

Dowiedz się więcej o: OBUDZIĆ i NREL badania energii wiatrowej.

Artykuł dzięki uprzejmości Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej.

Doceniasz oryginalność CleanTechnica? Rozważ zostanie Członek, Supporter, Technik lub Ambasador CleanTechnica - lub patrona na Patreon.