Les plantes eòliques dels EUA aconsegueixen un guany de producció anual previst del 0.8% mitjançant l'ús de la direcció d'estela.
La direcció d'estela és una estratègia emprada a les centrals eòliques que implica desalinear les turbines aigües amunt amb la direcció del vent per desviar les estelles de les turbines aigües avall, la qual cosa augmenta la producció neta d'energia eòlica en una planta.
In Revista d'Energies Renovables i Sostenibles, d'AIP Publishing, investigadors del Laboratori Nacional d'Energia Renovable (NREL) del Departament d'Energia dels EUA il·lustren com la direcció d'estela pot augmentar la producció d'energia per a un gran mostreig de centrals eòliques comercials dels EUA.
Tot i que algunes plantes van mostrar menys potencial per a la direcció d'estela a causa de les condicions meteorològiques desfavorables o la disposició de la turbina, diverses centrals eòliques eren candidates ideals que es podien beneficiar molt del control de la direcció d'estela.
En conjunt, es va trobar un guany mitjà de producció anual previst del 0.8% per al conjunt de plantes eòliques investigades. A més, els investigadors van trobar que a les plantes eòliques que utilitzen la direcció d'estela, les turbines eòliques es podrien col·locar més a prop, augmentant la quantitat d'energia produïda en una àrea determinada gairebé un 70% mantenint el mateix cost de generació d'energia.
Il·lustració de la direcció d'estela per a una planta eòlica d'exemple. Els aerogeneradors estan desalineats amb el vent per redirigir les seves estels lluny de les turbines aigües avall. Les regions blaves indiquen velocitats de vent més baixes causades per estels. Crèdit: Eric Simley, NREL
"Ens va sorprendre veure que encara hi havia una gran variabilitat en la millora energètica potencial de la direcció d'estela, fins i tot després de tenir en compte les pèrdues d'estela de diferents plantes eòliques", va dir l'autor David Bensason.
De la mateixa manera que els paraigües poden projectar una ombra, els aerogeneradors creen una regió de flux d'aire més lent i turbulent aigües avall del seu rotor, que es coneix com a estela. Quan aquests estels flueixen a una altra turbina, redueixen la seva capacitat de producció d'energia.
L'estratègia de direcció d'estela "dirigeu" aquestes estels lluny de les turbines compensant l'angle entre la cara del rotor i la direcció del vent entrant. Aquesta tècnica sacrifica l'eficiència energètica d'unes quantes turbines per tal d'augmentar el rendiment de la central eòlica en el seu conjunt. La direcció d'estela només pot augmentar la producció d'energia si hi ha pèrdues d'estela per començar. En conseqüència, els beneficis de la direcció d'estela tendeixen a augmentar per a les plantes eòliques amb pèrdues d'estela més altes.
L'estudi és un dels primers a utilitzar el model d'estela Gauss-Curl-Hybrid, que va desenvolupar NREL. Aquest model prediu el comportament d'estela en una planta eòlica amb més precisió que els models anteriors i captura efectes que són més destacats en plantes a gran escala. Els investigadors també van combinar diverses bases de dades i eines disponibles públicament que, en conjunt, fan possible la investigació del potencial de direcció d'estela per a una gran mostra de plantes eòliques dels Estats Units.
"Esperem que aquest estudi, que va posar de relleu el potencial de la direcció d'estela per a una gran mostra de plantes eòliques comercials existents als EUA, motivi els propietaris de plantes eòliques a implementar la direcció d'estela a les seves plantes eòliques per augmentar la producció d'energia i contribuir a fer de l'energia eòlica una font d'energia neta assequible àmpliament desplegada", va dir el coautor Eric Simley.
Referència: "Evaluation of the potential for wake steering for US land-based wind power plants" és autor de D. Bensason, E. Simley, O. Roberts, P. Fleming, M. Debnath, J. King, C. Bay i R. Mudafort, 18 de maig de 2021, Revista d'Energies Renovables i Sostenibles.
DOI: 10.1063 / 5.0039325
