Zmanjšanje prebujanja vetrnih turbin bi vetrnim elektrarnam lahko prihranilo milijone

Ponovno objavil Platon

Spremljevalci: 0

Raziskovalci zbirajo najobsežnejše podatke o tem, kako se veter giblje skozi vetrne elektrarne, da bi pomagali oblikovati učinkovitejše naprave in zmanjšati stroške vetrne energije

"Mlini na veter," je rekel Bob Kerr, "ne jejte."

V letih suše je Kerr, živinorejec in pridelovalec pšenice v Oklahomi, opazoval, kako ribniki na njegovi kmetijski zemlji izginjajo v strjeni zemlji. Brez vode njegova pšenica in živina ne bi nikoli preživela. In če oni ne bi preživeli, morda tudi kmetija ne bi.

Tako se je Kerr po 43 letih odločil, da bo kmetoval nekaj povsem drugega: veter. Svojo posušeno zemljo je dal v najem za vetrno elektrarno. "To je stabilen, zanesljiv dohodek," je dejal Rekel National Public Radio. »Ni mi treba skrbeti, da jih bom hranil, ni mi treba skrbeti, da jim bom pozimi zlomil led, ni mi treba skrbeti, da bodo te vetrnice ušle na cesto. To je le dogovor brez skrbi.”

Ta dogovor bi lahko kmalu postal še boljši za kmete, kot je Kerr, ki živijo v državah, bogatih z vetrom, kot je Oklahoma. Spomladi 2022 bodo raziskovalci Nacionalnega laboratorija za obnovljivo energijo (NREL) začeli mednarodno, večinstitucionalno kampanjo področja vetrne energije, imenovano Ameriški eksperiment WAKE (WAKEN). Študija, ki jo financira Urad za tehnologijo vetrne energije Ministrstva za energijo ZDA, bo zbrala najobsežnejši nabor podatkov na svetu o atmosferskem pojavu vetrne energije, vključno z valovi, ki lahko povprečno vetrno elektrarno stanejo približno 10 % njene potencialne energije. Ko bodo ti podatki popolni, bi lahko vetrnim elektrarnam – in kmetom, ki najemajo svojo zemljo, kot je Kerr – pomagali proizvesti še več energije in zaslužiti še več dobička.

[Vgrajeni vsebina]

Zmaga vetra! Kako se zračni tokovi premikajo skozi vetrne elektrarne, ni dobro razumljeno. Zato raziskovalna skupina AWAKEN uporablja brezpilotna letala in lidar za preslikavo, kako veter teče med vetrnimi turbinami in okoli njih, ter zagotavlja kritične podatke, ki bi lahko razvijalcem pomagali povečati prihodke njihovih obratov in proizvodnjo energije. Animacija Josha Bauerja, NREL. Besedilna različica.

Podobno kot motorni čolni tudi hitro premikajoče se lopatice vetrnih turbin ustvarjajo valove, ki lahko spremenijo količino energije, ki doseže turbine in rastline navzdol. Ampak aktualno modeli za napovedovanje energije so preveč nenatančni, da bi natančno povedali, koliko stanejo wakes v smislu izgubljene energije ali dobička - ali kako to izgubo preprečiti.

Raziskovalci NREL nameravajo to spremeniti.

"Ta terenska kampanja," je rekel Patrick Moriarty, višji inženir pri NREL, ki vodi projekt AWAKEN, "nam bo dal najvišjo ločljivost opazovanja interakcij v atmosferi vetrnih elektrarn, ki so danes na voljo na svetu."

Pred tem so Moriarty in njegovi kolegi iz NREL oblikovali modeli in simulacije oceniti, kako se lahko vetrovi premikajo skozi vetrne elektrarne. Toda brez opazovalnih podatkov, ki bi jih podprli, je dejal Moriarty, "ne vemo, kako natančni so naši modeli." Zdaj, od pomladi 2022 do oktobra 2023, bo ekipa zbirala te opazovalne podatke z uporabo široke palete senzorjev, vključno s tistimi, nameščenimi na letalih, v in okoli delujočih vetrnih elektrarn.

Preden pa je prišlo do kakršnega koli zbiranja podatkov, sta morala Moriarty in njegova raziskovalna skupina najti prave lokacije za postavitev svojih instrumentov, da bi dobili jasne posnetke turbin. "Če so na poti drevesa, zgradbe ali hribi, bi to blokiralo naša prizadevanja," je dejal Moriarty. In bili so: med julijsko ekskurzijo v Oklahomo je ekipa našla veliko ovir, ki jih je morala premagati.

Potem, ko so našli optimalna mesta za namestitev svojih senzorjev, so morali raziskovalci prepričati lastnike zemljišč, da jih namestijo - v zameno za najemnino, seveda. Julija je Moriarty srečal enega "zelo prijaznega" rančerja, ki je raziskovalce zasul z vprašanji o vetrnih elektrarnah na svojem dvorišču. Kerr ni edini, ki se zanima za nov način kmetovanja.

Posnetek zaslona vmesnika US Wind Turbine Database, ki prikazuje Oklahomo — Ti madeži predstavljajo številne vetrne elektrarne, raztresene po zvezni državi Oklahoma, bogati z vetrom. Različne barve predstavljajo moč vetrnih turbin, pri čemer modra označuje tiste, ki proizvajajo manj energije, rdeča pa večje vetrne turbine. *Posnetek zaslona Zbirka podatkov vetrnih turbin ZDA avtor NREL.*

V naslednjih nekaj letih bodo ti senzorji usposabljali svoje laserje na petih vetrnih elektrarnah v severni Oklahomi – lokaciji, izbrani zaradi velikega števila trenutnih vetrnih elektrarn in velikega potenciala v prihodnosti. Laserski in radarski žarki senzorjev (kot tisti, ki jih uporabljajo prometni policisti za spremljanje hitrosti vozil), nameščeni na turbinah ali blizu njih, bodo odsevali prah in hrošče – ker različne hitrosti vetra in poti spremenijo, kako ti delci nihajo, lahko ti podatki pomagajo ustvariti tri -dimenzionalna slika kako se vetrni tokovi gibljejo okoli turbin.

Toda obsežni valovi lahko trajajo 20 milj ali več in dosežejo povsem druge vetrne elektrarne. "Noben opazovalni sistem nima takšnega dosega," je dejal Moriarty. "Prej ali slej potrebuješ letalo."

Za zadnji korak terenske kampanje AWAKEN bodo specializirana letala letela s senzorji od elektrarne do elektrarne, da bi zbrala te obsežne podatke in razumela, kako lahko valovi ene vetrne elektrarne vplivajo na njene sosede. Hkrati bodo droni uporabljali hitrejše senzorje za zbiranje natančnejših podatkov kot prejšnja orodja.

Potem, ko bodo podatki zbrani leta 2023, bodo raziskovalci načrtovali atmosferske učinke in ustvarili odprtokoden, globalno dostopen nabor podatkov (ki ga bo gostil DOE Arhiv in portal podatkov o vetru). Ti podatki bi lahko razvijalcem vetrnih elektrarn dali prepotrebne smernice o tem, kako postaviti svoje vetrne turbine, da bi povečali proizvodnjo energije v svojih obratih. Takšne dobro obveščene zasnove vetrnih elektrarn bi lahko potencialno ustvarile do 5 % več energije (in s tem več prihodkov).

Po zaključku AWAKEN Moriarty upa, da bo izvedel podobno obsežno akcijo na terenu, da bi začrtal učinke prebujanja v vetrne elektrarne na morju — zlasti plavajoče rastline, za katere je malo podatkov. Toda Moriarty prav tako upa, da bo izboljšal svoja orodja za zbiranje podatkov, da bi sčasoma naredil zemljevid še višje ločljivosti o tem, kako se vetrovi gibljejo skozi vetrne elektrarne.

"Bližamo se," je rekel Moriarty. Prva postaja: Oklahoma.

Več o tem PREBUDI SE in NREL raziskave vetrne energije.

Članek vljudno Nacionalni laboratorij za obnovljivo energijo.

Cenite originalnost CleanTechnice? Razmislite, ali boste postali Član, podpornik, tehnik ali veleposlanik CleanTechnica - ali pokrovitelj naprej Patreon.