(Hitel: Don Sniegowski / Flickr)
A turbináknak a közelgő széltől kissé távol eső mutatása - úgynevezett ébresztés-kormányzás - csökkentheti ezt az interferenciát, és javíthatja a szélerőműparkokból származó energia mennyiségét és minőségét - találják a kutatások.
A változtatás valószínűleg csökkentené a működési költségeket is.
A magányos szélturbinák termelnek a legnagyobb energiát, ha közvetlenül a szél felé mutatnak. De amikor a szorosan csomagolt turbinavonalak a szélerőművekben a szél felé néznek, a felfelé irányuló generátorok felébresztése zavarhatja a lefelé fordulókat. Mint a motorcsónak, amelyet lelassít az előtte lévő hajóból származó foszló víz, a szélturbina nyomán csökken a háta mögött álló személyek teljesítménye.
„A megújuló energia előállítására vonatkozó globális célok teljesítéséhez meg kell találnunk a sokkal több energiát előállító meglévő szélerőművek előállítási lehetőségeit” - mondja John Dabiri, a Stanford Egyetem polgári és környezetvédelmi, valamint gépészmérnöki professzora. "A hagyományosan a szélerőműparkban működő egyes turbinák teljesítményére összpontosítottak, ehelyett inkább a gazdaság egészére kell gondolkodnunk, és nem csak a részeinek összegére."
A turbina felébresztése több mint 40 százalékkal csökkentheti a lefelé irányuló szélgenerátorok hatékonyságát. Korábban a kutatók számítógépes szimulációkkal mutatták be, hogy az uralkodó szelektől való eltérő turbinák elősegíthetik a downstream turbinák termelését. Ugyanakkor a kihívások egy olyan szélerőműpark megtalálásakor, amely hajlandó leállítani a szokásos műveleteket egy kísérlethez, és a turbina legjobb szögeinek kiszámítása akadályozták ezt egy valódi szélerőműparkban - eddig.
Először, a kutatók gyorsabban fejlesztették ki a turbina optimális eltérési szögeinek kiszámítására szolgáló módszert, amelyben leírják Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ezután a kanadai Albertában, egy szélerőmű parkban tesztelték számításaikat, a TransAlta Renewables üzemeltetővel együttműködve. A gazdaság teljes teljesítménye alacsony szélsebességnél - a turbina szögétől függően - 47 százalékkal, az átlagos szélsebességnél pedig 7 és 13 százalékkal nőtt. Az ébrenléti kormányzás csökkentette az áramlásokat és az árammennyiségeket is, amelyek általában a szélenergia kihívása.
"Az ébresztéses kormányzás révén az első turbina kevesebb energiát hozott létre, mint amire számítottunk" - mondja Michael Howland, a gépészmérnöki doktorandusz vezető szerzője. "De azt találtuk, hogy a csökkent ébresztőhatások miatt a downstream turbinák szignifikánsan több energiát generáltak."
A szélerőművek fejlesztése
A szélerőműparkok változó teljesítménye két fontos módon megnehezíti a hálózat irányítását.
Az egyik a tartalék tápegységek szükségessége, például a földgáztüzelésű erőművek és a nagy, drága elemek. A tanulmányban az alacsonyabb szélsebességnél az energiajavítás különösen magas volt, mivel a turbinák általában megállják a forgást egy minimális sebesség alatt, teljes termelést szüneteltetnek, és arra kényszerítik a hálózatvezetőket, hogy támaszkodjanak a tartalék energiára. A lassú szélben az ébresztő-kormányzás csökkentette az időt, ameddig a sebesség e minimum alá esett - találták a kutatók. Nevezetesen, a legnagyobb haszon éjszaka volt, amikor a szélenergia a legértékesebb a napenergia kiegészítéseként.
A másik az, hogy pontosan meg kell egyezni a régióban minden pillanatban szolgáltatott és felhasznált villamosenergia mennyiségét a hálózat megbízhatóságának megőrzése érdekében. Az ébredésekből származó levegő turbulencia percenként percenként hibátlanná teheti a szélerőműpark termelését - ez egy olyan időtartam, amely túl rövid ahhoz, hogy egy gázgenerátor felgyulladjon. Ez rendkívül rövid távon kihívást jelent a rendszerüzemeltetők számára a kínálat és a kereslet összeegyeztetése. Van eszközük erre, de az eszközök drágák lehetnek. A tanulmányban az ébrenléti kormányzás az 72 százalékkal csökkentette az energiatermelés nagyon rövid távú variabilitását.
Ezenkívül a változékonyság csökkentése segítheti a szélerőműparkok tulajdonosát működési költségeik csökkentésében. Az ébredések turbulenciája megfeszítheti a turbinapengeket, és javítási költségeket eredményezhet. Bár a kísérlet nem tartott elég hosszú ideig annak bizonyításához, hogy az ébresztés csökkenti a turbina fáradtságát, a kutatók szerint ez megtörténhet.
"Az első kérdés, amelyet sok üzemeltető kér fel tőlünk, az, hogy ez hogyan fogja befolyásolni turbina hosszú távú szerkezeti állapotát" - mondja Dabiri. "A pontos hatások meghatározásán dolgozunk, de eddig láttuk, hogy valóban csökkentheti a mechanikai fáradtságot az ébresztés útján."
Megfelelő szöget
Ahhoz, hogy kiszámítsák a legmegfelelőbb eltérési szöget ebben a tanulmányban, a kutatók új modellt dolgoztak ki, amely a szélerőműpark történelmi adatain alapult.
„A szélerőműparkok tervezése általában nagyon adat- és számításigényes feladat” - mondta Sanjiva Lele, a repüléstechnika és az űrhajózás és a gépipar professzora. "Ehelyett egyszerűsített matematikai reprezentációkat állítottunk elő, amelyek nemcsak működtek, hanem legalább két nagyságrenddel csökkentették a számítási terhelést."
Ez a gyorsabb számítás segíthet a szélerőműparkok üzemeltetőinek széles körben használni az ébresztést.
"A modellünk alapvetően plug-and-play, mert felhasználhatja a szélerőműpark teljesítményére vonatkozó helyspecifikus adatokat" - mondja Howland. "Különböző üzemi helyszínek képesek lesznek használni a modellt, és a szélviszonyok alapján folyamatosan beállítani a turbina szöget."
Bár a kutatók nem tudták megmérni az éves energiatermelés változását a terepi teszt korlátozott 10-napi időtartama miatt, Dabiri szerint a következő lépés egy egész év terepi tesztek futtatása.
"Ha eljutunk arra a pontra, ahol hosszú időn keresztül alkalmazhatjuk ezt a stratégiát, akkor potenciálisan optimalizálhatjuk az aerodinamikát, az energiatermelést és akár a földhasználatot a szélerőművekben is" - mondja Dabiri.
A kutatás támogatását a Nemzeti Tudományos Alapítvány, a Stanford Graduate Fellowship és a Stanford TomKat Fenntartható Energia Központ nyújtotta. A kutatók terepi teszteket végeztek a TransAlta Corp.-vel együttműködésben.
Forrás: Stanford Egyetem
Kapcsolódó könyvek
Lehívás: A globális felmelegedés visszafordítására valaha javasolt legátfogóbb terv
írta: Paul Hawken és Tom Steyer
A széles körben elterjedt félelem és apátia ellenére a kutatók, szakemberek és tudósok nemzetközi koalíciója jött össze, hogy reális és merész megoldásokat kínáljon az éghajlatváltozáshoz. Száz technikát és gyakorlatot írunk le itt - néhány közismert; néhányról, amiről talán még soha nem hallottál. A tiszta energiától kezdve az alacsony jövedelmű országok lányainak oktatásáig, a földhasználat gyakorlatáig terjednek, amelyek kiszívják a levegőt. A megoldások léteznek, gazdaságilag életképesek, és a közösségek az egész világon jelenleg készséggel és határozottan alkalmazzák őket. Elérhető az Amazonon
Klímamegoldások tervezése: Irányelv az alacsony széntartalmú energiához
Írta: Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Mivel az éghajlatváltozás már hatással van ránk, az üvegházhatást okozó gázok globális kibocsátásának csökkentésének szükségessége sürgető. Ijesztő kihívás, de a megvalósításának technológiái és stratégiái ma léteznek. Egy jól megtervezett és végrehajtott energiapolitika egy kis halmaza az alacsony szén-dioxid-kibocsátású jövő felé vezethet minket. Az energetikai rendszerek nagyok és összetettek, ezért az energiapolitikának koncentráltnak és költséghatékonynak kell lennie. Az egy mindenki számára megfelelő megközelítés egyszerűen nem fogja elvégezni a munkát. A döntéshozóknak világos, átfogó forrásra van szükségük, amely felvázolja azokat az energiapolitikákat, amelyek a legnagyobb hatással lesznek az éghajlati jövőnkre, és leírja, hogyan lehet ezeket a politikákat jól megtervezni. Elérhető az Amazonon
Mindent megváltoztat: a kapitalizmus és az éghajlat
készítette Naomi Klein
In Ez mindent megváltoztat Naomi Klein szerint az éghajlatváltozás nem csupán egy új kérdés, amelyet gondosan fel kell tüntetni az adók és az egészségügy között. Ez egy riasztás, amely felszólít egy olyan gazdasági rendszer rögzítésére, amely már sok szempontból kudarcot vall bennünket. Klein aprólékosan építi azt az esetet, hogy az üvegházhatást okozó kibocsátások nagymértékű csökkentése a legjobb esélyünk arra, hogy egyszerre csökkentsük a tátongó egyenlőtlenségeket, újból elképzeljük a törött demokráciáinkat és újjáépítsük a kibelezett helyi gazdaságunkat. Kihúzza az éghajlatváltozás-tagadók ideológiai kétségbeesését, a leendõ geomérnökök messiási téveszméit és a túl sok mainstream zöld kezdeményezés tragikus vereségét. Pontosan megmutatja, hogy a piac miért nem oldotta meg - és nem tudja - megoldani az éghajlati válságot, hanem ehelyett még rosszabbá teszi a dolgokat, egyre szélsőségesebb és ökológiai szempontból káros extrakciós módszerekkel, melyeket rohamos katasztrófa-kapitalizmus kísér. Elérhető az Amazonon
A kiadótól:
Az Amazon vásárlásai fedezik az Ön költségeit InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, és a ClimateImpactNews.com ingyenesen és hirdető nélkül, amely nyomon követi az Ön böngészési szokásait. Még akkor is, ha rákattint egy linkre, de nem vásárolja meg ezeket a kiválasztott termékeket, bármi más, amit ugyanazon az Amazon látogatáskor vásárolt meg, kis jutalékot fizet nekünk. Nincsenek többletköltségek, ezért kérjük, járuljon hozzá az erőfeszítéshez. Te is használja ezt a linket bármikor felhasználhatja az Amazon-ra, így segítheti erőfeszítéseink támogatását.
