Вітряні електростанції США досягають прогнозованого щорічного приросту виробництва на 0.8% завдяки використанню рульового керування.
Керування по кильовому сліду – це стратегія, що використовується на вітрових електростанціях, що включає неузгодженість турбін вище за течією з напрямком вітру, щоб відхилити кильватер від турбін нижче за течією, що, отже, збільшує чисте виробництво вітрової енергії на заводі.
In Журнал відновлюваних джерел та сталої енергетики, від AIP Publishing, дослідники з Національної лабораторії відновлюваної енергії Міністерства енергетики США (NREL) ілюструють, як кільватерне керування може збільшити виробництво енергії для великої вибірки комерційних наземних вітрових електростанцій США.
У той час як деякі електростанції демонстрували менший потенціал для керування кильватером через несприятливі метеорологічні умови або компоновку турбін, кілька вітряних електростанцій були ідеальними кандидатами, які могли б отримати значну користь від керування кильватером.
Загалом, для набору досліджених вітрових установок було знайдено прогнозований середньорічний приріст виробництва на 0.8%. Крім того, дослідники виявили, що на вітрових установках, які використовують кильватерне керування, вітрові турбіни можна розташувати ближче один до одного, збільшуючи кількість електроенергії, що виробляється в певній місцевості, майже на 70%, зберігаючи при цьому ті самі витрати на виробництво енергії.
Ілюстрація рульового сліду для прикладу вітрової установки. Вітряні турбіни несумісні з вітром, щоб перенаправляти свої сліди від турбін нижче за течією. Сині області вказують на нижчу швидкість вітру, викликану прокидами. Авторство: Ерік Сімлі, NREL
«Ми були здивовані, побачивши, що існує велика мінливість у потенційному покращенні енергії від керування в кильовому сліді, навіть після врахування втрат у кильовому сліді різних вітрових установок», — сказав автор Девід Бенсасон.
Подібно до того, як парасольки можуть відкидати тінь, вітрові турбіни створюють область повільнішого, більш турбулентного повітряного потоку за течією від їх ротора, який відомий як слід. Коли ці сліди надходять в іншу турбіну, вони зменшують її потужність виробництва електроенергії.
Стратегія кильового керування «усуває» ці пробудження від турбін, зміщуючи кут між торцем ротора та напрямком вхідного вітру. Цей метод приносить у жертву енергетичну ефективність кількох турбін, щоб підвищити продуктивність вітрової електростанції в цілому. Рульове керування може збільшити виробництво енергії лише в тому випадку, якщо для запуску є втрати в кильовому спуску. Отже, переваги рульового керування в кильовому сліді мають тенденцію зростати для вітрових установок із вищими втратами в кильовому сліді.
У дослідженні одним із перших було використано гібридну модель пробудження Гаусса-Керла, розроблену NREL. Ця модель прогнозує поведінку в вітряному стані точніше, ніж попередні моделі, і фіксує ефекти, які є більш помітними на великомасштабних установках. Дослідники також об’єднали кілька загальнодоступних баз даних та інструментів, які разом роблять можливим дослідження потенціалу кермового сліду для великої вибірки вітрових установок США.
«Ми сподіваємось, що це дослідження, яке висвітлювало потенціал керування в кильовому напрямку для великої вибірки існуючих комерційних вітрових установок у США, спонукає власників вітрових установок впроваджувати керування в кільве у своїх вітрових установках, щоб збільшити виробництво енергії та зробити енергію вітру популярною. широко поширене доступне джерело чистої енергії», – сказав співавтор Ерік Сімлі.
Довідка: «Оцінка потенціалу керування в кильовому напрямку для наземних вітрових електростанцій США» авторами Д. Бенсасона, Е. Сімлі, О. Робертса, П. Флемінга, М. Дебната, Дж. Кінга, К. Бей та Р. Мудафорт, 18 травня 2021 р., Журнал відновлюваних джерел та сталої енергетики.
DOI: 10.1063 / 5.0039325
