Desenvolvimento de energia eólica offshore dos EUA e modelos de corrente de jato

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Os modelos de jato ajudam a informar o desenvolvimento eólico offshore dos EUA.

Originalmente publicado por Crônica de Cornell.
Por Eric Laine, especialista em comunicações da Faculdade de Engenharia.

Com o governo federal planejando realizar a maior venda de arrendamentos de parques eólicos offshore na história do país, um novo estudo da Cornell poderia ajudar a informar o desenvolvimento de parques eólicos offshore, fornecendo modelos detalhados que caracterizam a frequência, intensidade e altura dos jatos de baixo nível. riachos sobre a zona costeira atlântica dos EUA.

A pesquisa, “Ocorrência de jatos de baixo nível na zona costeira oriental dos EUA em alturas relevantes para a energia eólica,” foi publicado em 9 de janeiro na revista Energias. O estudo conclui que as correntes de jato ocorrem baixas o suficiente para atingir os rotores das turbinas eólicas em parques eólicos planejados na costa leste dos EUA, de acordo com a coautora Jeanie Aird, estudante de doutorado no Laboratório de Energia Eólica Barthelmie na Escola Sibley de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da Faculdade de Engenharia.

Os jatos de baixo nível – correntes de ar em movimento rápido nos 2 quilômetros mais baixos da atmosfera – podem ter prós e contras para as turbinas eólicas. Eles geralmente resultam em um aumento na velocidade do vento, o que pode melhorar o desempenho da turbina, como a produção de energia, mas também podem aumentar as cargas nas pás e torres da turbina com maior cisalhamento e turbulência do vento. Compreender sua ocorrência é importante para planejar a longevidade das turbinas eólicas e a produção de energia.

Aird analisou dois anos de simulações do Pesquisa e previsão meteorológica (WRF) fornecido por Sara C. Pryor, professora do Departamento de Ciências da Terra e Atmosféricas da Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida. Ela descobriu que os jatos de baixo nível ocorrem com mais frequência nas áreas de arrendamento de energia eólica offshore ao sul de Massachusetts do que naquelas na baía de Nova York (que se estende aproximadamente da costa de Nova Jersey ao leste de Long Island) e mais ao sul.

“Nosso estudo se concentra especificamente em jatos de baixo nível que ocorrem com máximos de aproximadamente 500 metros ou menos”, disse Aird, “uma vez que em alturas mais baixas eles têm maior probabilidade de interagir com turbinas eólicas”.

Aird descobriu que os jatos de baixo nível podem ocorrer a aproximadamente 150 metros acima do nível do mar, o que significa que é provável que interajam com turbinas eólicas offshore planejadas para a costa leste dos EUA. Por exemplo, as turbinas selecionadas para o parque eólico Vineyard, na costa de Massachusetts, têm uma altura de cubo de 140 metros.

“Nossa análise fornece mapas de ocorrência de jatos de baixo nível mostrando que esses fenômenos ocorrem até 12% do tempo no final da primavera e início do verão, quando há fortes gradientes horizontais de temperatura”, disse Aird. “Esperamos que esta pesquisa ajude os desenvolvedores de parques eólicos offshore e estamos trabalhando para desenvolver um método preditivo para a ocorrência de jatos de baixo nível.”

Antes desta pesquisa, havia incerteza sobre a frequência com que os jatos de baixo nível ocorreriam nesta área, ou sobre as suas velocidades e alturas, devido à relativa falta de medições climatológicas do vento para a Costa Leste. Este estudo é único porque a equipe utilizou dois anos de dados WRF de alta resolução em um amplo domínio geográfico, cobrindo 13 das 16 áreas planejadas de arrendamento offshore para analisar os jatos de baixo nível.

Aird foi coautor do artigo com Pryor; Rebecca Barthelmie, professora da Escola Sibley de Engenharia Mecânica e Aeroespacial; e o pesquisador de pós-doutorado Tristan Shepherd.

A pesquisa foi financiada pelo Departamento de Energia dos EUA, pela National Science Foundation e pela Autoridade de Pesquisa e Desenvolvimento Energético do Estado de Nova York, por meio do consórcio Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Eólico Offshore.

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