Reduzir o despertar das turbinas eólicas pode salvar milhões de parques eólicos

Republicado por Platão

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Pesquisadores estão coletando os dados mais abrangentes sobre como os ventos se movem nas usinas eólicas para ajudar a projetar usinas mais eficientes e reduzir os custos de energia eólica

“Moinhos de vento”, disse Bob Kerr, “não comem”.

Durante anos de seca, Kerr, um criador de gado e produtor de trigo de Oklahoma, viu os lagos das suas terras agrícolas desaparecerem em terra endurecida. Sem água, o seu trigo e o seu gado nunca sobreviveriam. E se não sobrevivessem, a fazenda também não sobreviveria.

Então, depois de 43 anos, Kerr decidiu cultivar algo totalmente diferente: a energia eólica. Ele arrendou suas terras secas para um parque eólico. “Esta é uma renda estável e confiável”, ele disse Rádio Pública Nacional. “Não preciso me preocupar em alimentá-los, não preciso me preocupar em quebrar o gelo para eles no inverno, não preciso me preocupar com esses moinhos de vento saindo para a estrada. É apenas um acordo sem preocupações.”

Esse acordo poderá em breve ficar ainda melhor para agricultores como Kerr, que vivem em estados ricos em energia eólica, como Oklahoma. Na primavera de 2022, pesquisadores do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) lançarão uma campanha internacional e multiinstitucional de energia eólica chamada Experiência americana WAKE (AWAKEN). Financiado pelo Escritório de Tecnologias de Energia Eólica do Departamento de Energia dos EUA (DOE), o estudo reunirá o conjunto de dados mais abrangente do mundo sobre um fenômeno atmosférico de energia eólica, incluindo esteiras que podem custar a um parque eólico médio cerca de 10% de sua energia potencial. Uma vez concluídos, esses dados poderão ajudar os parques eólicos – e os agricultores que arrendam as suas terras, como Kerr – a produzir ainda mais energia e a obter ainda mais lucros.

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Vitória do vento! A forma como as correntes de ar se movem através das usinas eólicas não é bem compreendida. É por isso que a equipe de pesquisa da AWAKEN está usando drones e lidar para mapear como os ventos fluem entre e ao redor das turbinas eólicas e fornecer dados críticos que podem ajudar os desenvolvedores a aumentar as receitas e a produção de energia de suas usinas. Animação de Josh Bauer, NREL. Versão de texto.

Tal como os barcos a motor, as pás das turbinas eólicas em movimento rápido criam esteiras que podem alterar a quantidade de energia que chega às turbinas e às plantas a favor do vento. Mas atual modelos de previsão de energia são demasiado imprecisos para dizer exatamente quanto custam os despertares em termos de perda de energia ou lucros – ou como evitar essa perda.

Os pesquisadores do NREL planejam mudar isso.

“Esta campanha de campo”, disse Patrick Moriarty, engenheiro sênior do NREL que lidera o projeto AWAKEN, “nos dará as observações de mais alta resolução das interações da atmosfera dos parques eólicos disponíveis no mundo hoje”.

Anteriormente, Moriarty e seus colegas do NREL projetaram modelos e simulações para estimar como os ventos podem se mover através das usinas eólicas. Mas sem dados observacionais para apoiá-los, disse Moriarty, “não sabemos quão precisos são os nossos modelos”. Agora, desde a primavera de 2022 até outubro de 2023, a equipa irá recolher estes dados observacionais utilizando uma vasta gama de sensores, incluindo aqueles montados em aeronaves, dentro e ao redor de parques eólicos operacionais.

Mas antes que qualquer recolha de dados pudesse acontecer, Moriarty e a sua equipa de investigação precisavam de encontrar os locais certos para colocar os seus instrumentos e obter imagens nítidas das turbinas. “Se houver árvores, edifícios ou colinas no caminho, isso bloquearia os nossos esforços”, disse Moriarty. E houve: Durante uma viagem de campo em julho a Oklahoma, a equipe encontrou muitos obstáculos para navegar.

Depois, assim que encontraram os locais ideais para instalar os seus sensores, os investigadores tiveram de convencer os proprietários de terras a abrigá-los – em troca de aluguer, claro. Em julho, Moriarty conheceu um fazendeiro “muito amigável” que bombardeou os pesquisadores com perguntas sobre os parques eólicos em seu quintal. Kerr não é o único interessado num novo tipo de agricultura.

Uma captura de tela da interface do banco de dados de turbinas eólicas dos EUA mostrando Oklahoma — Essas manchas representam os muitos parques eólicos espalhados pelo estado de Oklahoma, rico em ventos. As cores variadas representam a potência das turbinas eólicas, com o azul indicando aquelas que produzem menos energia e o vermelho representando turbinas eólicas maiores. *Captura de tela do Banco de dados de turbinas eólicas dos EUA pelo NREL.*

Nos próximos anos, esses sensores treinarão seus lasers em cinco parques eólicos no norte de Oklahoma – um local escolhido por seu grande número de parques eólicos atuais e grande potencial futuro. Postados sobre ou perto das turbinas, os feixes de laser e radar dos sensores (como aqueles usados pelos guardas de trânsito para monitorar a velocidade dos veículos) refletirão poeira e insetos - porque diferentes velocidades e caminhos do vento mudam a forma como essas partículas oscilam, esses dados podem ajudar a criar um três imagem dimensional de como as correntes de vento se movem em torno das turbinas.

Mas rastros em grande escala podem persistir por 20 quilômetros ou mais e atingir usinas eólicas totalmente diferentes. “Nenhum sistema de observação tem esse alcance”, disse Moriarty. “Mais cedo ou mais tarde, você precisará de uma aeronave.”

Para a etapa final da campanha de campo AWAKEN, aeronaves especializadas transportarão sensores de planta em planta para coletar dados em grande escala e entender como as ondas de uma usina eólica podem afetar seus vizinhos. Ao mesmo tempo, os drones usarão sensores mais rápidos para coletar dados mais precisos do que as ferramentas anteriores.

Então, quando os dados forem compilados em 2023, os pesquisadores mapearão os efeitos atmosféricos e criarão um conjunto de dados de código aberto e acessível globalmente (a ser hospedado no DOE Arquivo e Portal de Dados Eólicos). Esses dados poderão fornecer aos promotores de parques eólicos a orientação necessária sobre como posicionar as suas turbinas eólicas para maximizar a produção de energia das suas centrais. Esses projetos bem informados de usinas eólicas poderiam gerar até 5% mais energia (e, com isso, mais receitas).

Depois que AWAKEN terminar, Moriarty espera realizar uma campanha de campo massiva semelhante para mapear os efeitos da esteira em usinas eólicas offshore — especialmente plantas flutuantes, para as quais existem poucos dados. Mas Moriarty também espera melhorar as suas ferramentas de recolha de dados para, eventualmente, criar um mapa de resolução ainda mais elevada de como os ventos se movem através das centrais eólicas.

“Estamos nos aproximando”, disse Moriarty. Primeira parada: Oklahoma.

Saiba mais sobre DESPERTAR e NREL pesquisa de energia eólica.

Artigo cortesia de Laboratório Nacional de Energia Renovável.

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