Уменьшение ветровых турбин может сэкономить миллионы ветряных электростанций

Переиздано Платоном

Читают: 0

Исследователи собирают наиболее полные данные о том, как ветры движутся через ветряные электростанции, чтобы помочь спроектировать более эффективные электростанции и снизить затраты на ветроэнергетику

«Ветряные мельницы, — сказал Боб Керр, — не едят».

В течение многих лет засухи Керр, скотовод из Оклахомы и фермер, выращивающий пшеницу, наблюдал, как пруды на его сельскохозяйственных угодьях исчезали в спеченную землю. Без воды его пшеница и скот никогда бы не выжили. А если они не выживут, то и ферма может не выжить.

Итак, спустя 43 года Керр решил заняться выращиванием чего-то совершенно другого: ветра. Он сдал в аренду свою высохшую землю ветряной электростанции. «Это стабильный, надежный доход», — сказал он. заявил Национальное общественное радио. «Мне не нужно беспокоиться о том, чтобы их накормить, мне не нужно беспокоиться о том, чтобы расколоть для них лед зимой, мне не нужно беспокоиться о том, что эти ветряные мельницы выйдут на дорогу. Это просто сделка, о которой не стоит беспокоиться».

Вскоре эта сделка может стать еще выгоднее для таких фермеров, как Керр, которые живут в богатых ветрами штатах, таких как Оклахома. Весной 2022 года исследователи Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) запустят международную многоинституциональную кампанию по ветроэнергетике под названием Американский эксперимент «Пробуждение» (AWAKEN). Исследование, финансируемое Управлением ветроэнергетических технологий Министерства энергетики США (DOE), позволит собрать самый полный в мире набор данных об атмосферных явлениях ветровой энергии, включая следы, которые могут стоить средней ветровой электростанции около 10% ее потенциальной энергии. После завершения эти данные могут помочь ветряным электростанциям — и фермерам, арендующим землю, таким как Керр, — производить еще больше энергии и получать еще больше прибыли.

[Встраиваемое содержимое]

Ветер победит! Как воздушные потоки движутся через ветряные электростанции, до конца не изучено. Вот почему исследовательская группа AWAKEN использует дроны и лидар для картирования того, как ветер циркулирует между ветряными турбинами и вокруг них, и предоставляет важные данные, которые могут помочь разработчикам увеличить доходы своих электростанций и производство энергии. Анимация Джоша Бауэра, NREL. Текстовая версия.

Как и моторные лодки, быстро движущиеся лопасти ветряных турбин создают следы, которые могут изменить количество энергии, поступающей на подветренные турбины и электростанции. Но текущий модели прогнозирования энергетики слишком неточно, чтобы точно сказать, сколько стоят пробуждения с точки зрения потерянной энергии или прибыли или как предотвратить эти потери.

Исследователи NREL планируют изменить это.

«Эта полевая кампания», — сказал Патрик Мориарти, старший инженер NREL, возглавляющий проект AWAKEN, «предоставит нам наблюдения с самым высоким разрешением за взаимодействием атмосферы ветряных электростанций, доступные сегодня в мире».

Ранее Мориарти и его коллеги из NREL разработали модели и симуляции оценить, как ветры могут перемещаться через ветряные электростанции. Но, по словам Мориарти, без данных наблюдений, подтверждающих их, «мы не знаем, насколько точны наши модели». Теперь, с весны 2022 года по октябрь 2023 года, команда будет собирать эти данные наблюдений, используя широкий спектр датчиков, в том числе установленных на самолетах, внутри и вокруг действующих ветряных электростанций.

Но прежде чем начать сбор данных, Мориарти и его исследовательской группе нужно было найти подходящие места для размещения своих инструментов, чтобы получить четкие снимки турбин. «Если на пути будут деревья, здания или холмы, это помешает нашим усилиям», — сказал Мориарти. И были такие случаи: во время июльской поездки в Оклахому команда обнаружила множество препятствий, которые нужно было преодолеть.

Затем, как только они нашли оптимальные места для размещения своих датчиков, исследователям пришлось убедить землевладельцев разместить их — в обмен на арендную плату, конечно. Еще в июле Мориарти встретил одного «очень дружелюбного» владельца ранчо, который засыпал исследователей вопросами о ветряных электростанциях на его заднем дворе. Керр не единственный, кто интересуется новым видом сельского хозяйства.

Скриншот интерфейса базы данных ветряных турбин США, показывающий Оклахому. — Эти пятна представляют собой множество ветряных электростанций, разбросанных по богатому ветром штату Оклахома. Различные цвета показывают, насколько мощны ветряные турбины: синий указывает на те, которые производят меньше энергии, а красный — на более крупные ветряные турбины. *Снимок экрана База данных ветряных турбин США от НРЕЛ.*

В течение следующих нескольких лет эти датчики будут направлять свои лазеры на пять ветряных электростанций на севере Оклахомы — место, выбранное из-за большого количества существующих ветряных электростанций и большого потенциала в будущем. Размещенные на турбинах или рядом с ними, лазерные и радарные лучи датчиков (например, те, которые используют гаишники для контроля скорости транспортных средств) будут отражать пыль и насекомых — поскольку разные скорости и траектории ветра меняют то, как эти частицы раскачиваются, эти данные могут помочь создать трехмерную картину. трехмерное изображение как ветровые потоки движутся вокруг турбин.

Но крупномасштабные следы могут сохраняться на расстоянии 20 миль и более и достигать совершенно других ветряных электростанций. «Ни одна система наблюдения не имеет такого диапазона», — сказал Мориарти. «Рано или поздно вам понадобится самолет».

На заключительном этапе полевой кампании AWAKEN специализированные самолеты будут переносить датчики с завода на завод, чтобы собрать эти крупномасштабные данные и понять, как следы от одной ветряной электростанции могут повлиять на ее соседей. В то же время дроны будут использовать более быстрые датчики для сбора более точных данных, чем предыдущие инструменты.

Затем, когда данные будут собраны в 2023 году, исследователи составят карту атмосферных эффектов и создадут общедоступный набор данных с открытым исходным кодом (который будет размещен в Министерстве энергетики США). Архив и портал ветровых данных). Эти данные могут дать разработчикам ветряных электростанций столь необходимые рекомендации о том, как расположить ветряные турбины, чтобы максимизировать выработку энергии на своих станциях. Такие хорошо продуманные проекты ветряных электростанций потенциально могут генерировать до 5% больше энергии (а вместе с этим и больше доходов).

После завершения «Пробуждения» Мориарти надеется провести аналогичную масштабную кампанию, чтобы определить эффекты пробуждения в морские ветряные электростанции — особенно плавучие установки, по которым имеется мало данных. Но Мориарти также надеется улучшить свои инструменты сбора данных, чтобы в конечном итоге создать карту того, как ветер распространяется через ветряные электростанции, с еще более высоким разрешением.

«Мы приближаемся», — сказал Мориарти. Первая остановка: Оклахома.

Узнать больше о ПРОБУДИТЕСЬ и NREL исследования энергии ветра.

Статья любезно предоставлена Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии.

Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать Член CleanTechnica, сторонник, технический специалист или посланник - или покровитель на Patreon.