Зменшення пробудження вітрових турбін може зберегти мільйони вітрових електростанцій

Перевидано Платоном

читають: 0

Дослідники збирають найвичерпніші дані про те, як вітри рухаються через вітряні електростанції, щоб допомогти спроектувати більш ефективні електростанції та зменшити витрати на енергію вітру

«Вітряки, — сказав Боб Керр, — не їжте».

Протягом багатьох років посухи Керр, тваринник із Оклахоми та фермер, який вирощував пшеницю, спостерігав, як ставки на його сільськогосподарських угіддях зникали в злиплій землі. Без води його пшениця та худоба ніколи б не вижили. І якби вони не вижили, то й ферма могла б не вижити.

Отже, після 43 років Керр вирішив займатися чимось зовсім іншим: вітром. Свою висохлу землю він здав під вітроелектростанцію. «Це постійний, надійний дохід», — сказав він сказав Національне громадське радіо. «Мені не потрібно турбуватися про те, щоб їх нагодувати, мені не потрібно турбуватися про те, щоб розбити їм лід взимку, мені не потрібно турбуватися про те, що ці вітряки вийдуть на дорогу. Це просто безтурботна угода».

Незабаром ця угода може стати ще кращою для таких фермерів, як Керр, які живуть у багатих на вітри штатах, таких як Оклахома. Навесні 2022 року дослідники Національної лабораторії відновлюваної енергетики (NREL) розпочнуть міжнародну багатоінституційну вітроенергетичну кампанію під назвою Американський експеримент WAKE (WAKEN). Дослідження, фінансоване Управлінням вітроенергетичних технологій Міністерства енергетики США (DOE), дозволить зібрати найповніший у світі набір даних про атмосферні явища, пов’язані з енергією вітру, включаючи хвилі, які можуть коштувати середній вітроелектростанції приблизно 10% її потенційної енергії. Після завершення ці дані можуть допомогти вітровим електростанціям — і фермерам, які орендують свою землю, як Керр — виробляти ще більше енергії та отримувати ще більше прибутку.

[Вбудоване вміст]

Перемога вітру! Як повітряні потоки рухаються через вітрові установки, до кінця не зрозуміло. Ось чому дослідницька група AWAKEN використовує безпілотники та лідари, щоб відобразити те, як вітри течуть між вітровими турбінами та навколо них, і надати важливі дані, які можуть допомогти розробникам збільшити доходи своїх установок і виробництво енергії. Анімація Джоша Бауера, NREL. Текстова версія.

Подібно до моторних човнів, лопаті вітряних турбін, що швидко рухаються, створюють хвилі, які можуть змінювати кількість енергії, що надходить до турбін і рослин під вітром. Але поточний моделі прогнозування енергії надто неточні, щоб точно сказати, скільки коштують хвилі з точки зору втраченої енергії чи прибутку — або як запобігти цій втраті.

Дослідники NREL планують це змінити.

«Ця польова кампанія», — сказав Патрік Моріарті, старший інженер NREL, який керує проектом AWAKEN, «дасть нам дані спостережень за взаємодією атмосфери вітряної електростанції з найвищою роздільною здатністю, доступну сьогодні у світі».

Раніше Моріарті та його колеги з NREL проектували моделі та симуляції щоб оцінити, як вітри можуть рухатися через вітрові установки. Але без даних спостережень, щоб підтвердити їх, Моріарті сказав: «ми не знаємо, наскільки точні наші моделі». Тепер, з весни 2022 року по жовтень 2023 року, команда буде збирати дані спостережень за допомогою широкого спектру датчиків, у тому числі тих, що встановлені на літаках, у діючих вітрових електростанціях та навколо них.

Але перш ніж розпочався збір даних, Моріарті та його дослідницькій групі потрібно було знайти правильні місця для розміщення своїх інструментів, щоб отримати чіткі знімки турбін. «Якщо на шляху будуть дерева, будівлі або пагорби, це заблокує наші зусилля», — сказав Моріарті. І вони були: під час липневої екскурсії в Оклахому команда виявила багато перешкод, з якими потрібно було подолати.

Потім, як тільки вони знайшли оптимальні місця для розміщення своїх датчиків, дослідники повинні були переконати землевласників розмістити їх — в обмін на оренду, звичайно. Ще в липні Моріарті зустрів одного «дуже доброзичливого» власника ранчо, який засипав дослідників питаннями про вітряні електростанції на його задньому дворі. Керр не єдиний, хто зацікавлений у новому виді сільського господарства.

Знімок екрана інтерфейсу бази даних вітряних турбін США, на якому показано Оклахому — Ці плями символізують численні вітряні електростанції, розкидані по багатому вітром штату Оклахома. Різні кольори вказують на потужність вітряних турбін, синій означає ті, що виробляють менше енергії, а червоний — більші вітряні турбіни. *Скріншот База даних вітрових турбін США від NREL.*

Протягом наступних кількох років ці датчики тренуватимуть свої лазери на п’яти вітрових електростанціях у північній Оклахомі — місці, вибраному через велику кількість поточних вітряних електростанцій і великий потенціал у майбутньому. Лазерні та радарні промені датчиків, розміщені на турбінах або поблизу них (на кшталт тих, що використовуються поліцейськими для контролю швидкості транспортних засобів), відображатимуть пил і жуків — оскільки різні швидкості вітру та шляхи змінюють те, як ці частинки коливаються, ці дані можуть допомогти створити три -об'ємне зображення як вітрові потоки рухаються навколо турбін.

Але великомасштабні хвилі можуть тривати 20 миль або більше і досягати зовсім інших вітрових установок. «Жодна система спостереження не має такого діапазону», — сказав Моріарті. «Рано чи пізно вам знадобиться літак».

На останньому етапі польової кампанії AWAKEN спеціалізовані літаки літатимуть із датчиками від заводу до заводу, щоб збирати ці великомасштабні дані та зрозуміти, як хвилі від однієї вітряної станції можуть вплинути на сусідні. У той же час дрони використовуватимуть швидші датчики, щоб збирати точніші дані, ніж попередні інструменти.

Потім, коли дані будуть зібрані у 2023 році, дослідники визначать атмосферні ефекти та створять набір даних із відкритим вихідним кодом, доступний у всьому світі (розміщуватиметься в DOE). Архів даних вітру та портал). Ці дані можуть дати розробникам вітрових електростанцій вкрай необхідні вказівки щодо того, як розташувати свої вітряні турбіни, щоб максимізувати виробництво енергії своїми установками. Такі продумані проекти вітрових електростанцій можуть потенційно генерувати до 5% більше енергії (і, разом з цим, більше доходу).

Після завершення AWAKEN Моріарті сподівається провести подібну масштабну польову кампанію, щоб визначити ефекти пробудження в офшорні вітрові установки — особливо плаваючі рослини, про які мало даних. Але Моріарті також сподівається вдосконалити свої інструменти збору даних, щоб зрештою створити карту ще вищої роздільної здатності того, як вітри рухаються через вітрові установки.

«Ми наближаємось», — сказав Моріарті. Перша зупинка: Оклахома.

Дізнатися більше про ПРОБУДИТИ і NREL дослідження енергії вітру.

Стаття надана люб'язно Національна лабораторія відновлюваної енергії.

Цінуєте оригінальність CleanTechnica? Подумайте про те, щоб стати Член, прихильник, технік або посол CleanTechnica - або покровитель на Patreon.