Сезонный ветер, и как он влияет на производительность турбин
Изучение новых способов по проектированию ветровых турбин произвело ошеломляющий результат в буквальном смысле. Кристина Арчер (Cristina Archer), исследователь из Университета Дэлавера, вместе со своей исследовательской группой по атмосферным и энергетическим явлениям обнаружила, что расстановка в шахматном порядке и увеличение промежутков между турбинами морского ветропарка могут повысить производительность на целых 33 процентов. «Расстановка в шахматном порядке способствовала удивительной производительности», - сказала Арчер, которая является ассистентом профессора в колледже по изучению земли, океана и окружающей среды при Университете Дэлавера.
Данное открытие, описание которого опубликовано в журнале Geophysical Research Letters в прошлом месяце, может помочь инженерам проектировать улучшенные морские ветровых электростанции. Исследователи использовали морской ветропарк, находящийся вблизи Швеции, в качестве основы для изучения и сравнения существующей плотно укомплектованной, похожей на сетку установки с шестью альтернативными конфигурациями. В некоторых из них турбины стояли ровными рядами, но на больших дистанциях друг от друга. В других случаях ученые сместили выравнивание каждого второго ряда, подобно тому, как расположены сидения в театре, чтобы зрителям было лучше видно сцену, - т.е. в шахматном порядке.
Компьютерное моделирование каждого из данных процессов заняло несколько недель: команда учла вихри ветра, которые создают турбины, когда их лопасти встречаются с воздушными потоками, а также ученые принимали во внимание, как эти движения ветра влияют на турбины, стоящие рядом.Было обнаружено, что наиболее эффективным расположением является сочетание двух подходов. Расположение турбин в шахматном порядке и на более дальнем расстоянии друг от друга обеспечивает улучшенную конфигурацию, снижающую потери, вызванные вихрями, а также способствует повышению общей производительности на одну треть.
Оптимальной конфигурацией оказалась, расстановка рядов из турбин навстречу преобладающим потокам ветра: например, на восточном побережье США летом ветер дует в основном с юго-запада. Однако во многих других местах существует несколько доминирующих направлений, откуда ветер дует круглый год. И как следствие, та конфигурация, которая была оптимальной в течение одного сезона, не будет таковой в следующем, когда ветер меняет свое направление и интенсивность. Арчер поясняет, что принимая эти факторы во внимание, можно изучить, где и как проектировать будущие ветровые электростанции.
«Мы хотим изучить все эти взаимовлияния систематически, один за другим», - сказала она.
Арчер вместе со своим коллегой из Стэндфордского Университета (США) Марком Якобсоном (Mark Jacobson) исследовали, как по всему миру потенциал ветровой энергии зависит от времени года. Они обнаружили, что в большинстве регионов, где ветровые электростанции могут быть реально построены на суше и на море, наибольшая мощность приходится на период с декабря по февраль.
Тем не менее, даже с учетом сезонной изменчивости, исследователи обнаружили, что ветра оказывается достаточно, чтобы покрыть нужды региона.
«Я надеюсь, что все наши исследования станут инструментом для обзора возможностей ветровой энергии в глобальном масштабе», - сказала Арчер.
По материалам Phys. Org.
Анастасия Полянская nauka21vek.ru