Hierdie een verandering kry meer krag van windplase - nuus oor klimaatimpak
Hierdie een verandering kry meer krag uit windplase
(Krediet: Don Sniegowski / Flickr)
Punt turbines effens weg van aankomende windgerigte wakkerstuur - kan die interferensie verminder en die hoeveelheid en kwaliteit van krag van windplase verbeter, navorsingsbevindings.
Die verandering sal waarskynlik ook die bedryfskoste verlaag.
Solitêre windturbines produseer die meeste krag wanneer hulle direk in die wind wys. Maar wanneer digte verpakte lyne turbines die wind op windplase in die gesig staar, kan wakker van stroomopwaartse kragopwekkers inmeng met die stroomafwaarts. Soos 'n spoedboot wat vertraag word deur knap water uit 'n boot voor, verminder die wakker van 'n windturbine die uitset van diegene daar agter.
"Om globale teikens vir hernubare energie te ontmoet, moet ons maniere vind om baie meer energie van bestaande windplase te genereer," sê senior skrywer John Dabiri, professor in burgerlike en omgewingsingenieurswese en meganiese ingenieurswese aan die Stanford Universiteit. "Die tradisionele fokus is op die prestasie van individuele turbines in 'n windplaas, maar ons moet eerder oor die plaas as geheel dink, en nie net as die som van sy dele nie."
Turbine wakker kan die doeltreffendheid van downwind kragopwekkers met meer as 40 persent verminder. Vroeër het navorsers rekenaar simulasies gebruik om te wys dat verkeerde aanpassing van turbines van die heersende winde produksie van stroomaf turbines kan verhoog. Maar uitdagings om 'n windplaas te vind wat bereid is om normale bedrywighede vir 'n eksperiment te stop en om die beste hoeke vir die turbine te bereken, het verhinder om dit op 'n regte windplaas te wys.
Eerstens het die navorsers 'n vinniger manier ontwikkel om die optimale afwykingshoeke vir turbines te bereken, waarna hulle beskrywe Verrigtinge van die Nasionale Akademie van Wetenskappe.
Koolstofopname en berging - werklikheid of nog 'n droom?
Wetenskaplikes breek super-voedsame gewasse om te help om wêreldwye honger op te los
Utilities belê in groot batterye in plaas van die bou van nuwe kragsentrales
Toe het hulle hul berekeninge getoets op 'n windplaas in Alberta, Kanada, in samewerking met operateur TransAlta Renewables. Die algehele kraguitset van die plaas het met 'n lae windsnelheid tot en met 47-persentasie toegeneem, afhangende van die turbines se hoek en 7 tot 13-persentasie in gemiddelde windsnelheid. Wakstuur verminder ook die ebbs en vloei van krag wat gewoonlik 'n uitdaging met windkrag is.
"Deur middel van waakstuur het die voorste turbine minder krag as wat ons verwag het," het mnr. Michael Howland, hoofskrywer, 'n doktorale meganiese ingenieur, gesê. "Maar ons het gevind dat as gevolg van verminderde wakker effekte, die stroomaf turbines aansienlik meer krag opgewek."
Verbetering van windplase
Veranderlike uitset deur windplaas maak die rooster moeiliker op twee belangrike maniere.
Een daarvan is die noodsaaklikheid vir back-up kragbronne, soos natuurlike gaskragkragsentrales en groot, duur batterye. In die studie was die kragverbetering by lae windsnelhede besonder hoog aangesien turbines gewoonlik stop om onder 'n minimum spoed te draai, die produksie heeltemal te sny en om die netwerkbestuurders te dwing om op rugsteunkrag te staatmaak. In stadige winde het wakkerstuur die hoeveelheid tyd verminder wat spoed onder hierdie minimum daal, het die navorsers bevind. In die besonder was die grootste winste in die nag, wanneer windenergie tipies die meeste waardevol is as 'n aanvulling op sonkrag.
Die ander is die behoefte om presies die hoeveelheid elektrisiteit wat voorsien word en wat in 'n streek gebruik word, te pas om die rooster betroubaar te hou. Lug turbulensie van wakker kan die produksie van windplase wisselvallige minuut vir minuut maak - 'n tydstip te kort om 'n gasgenerator op te vuur. Dit maak ooreenstemmende vraag en aanbod op 'n baie kort termyn meer uitdagend vir stelseloperateurs. Hulle het gereedskap om dit te doen, maar die gereedskap kan duur wees. In die studie het wakker bestuur die korttermynveranderlikheid van kragproduksie met tot 72 persent verminder.
Dit is markkragte wat 'n skoon energie-revolusie in die VSA dryf
Koolstofvrystellings stadig, maar nie naastenby vinnig genoeg nie
Daarbenewens kan die vermindering van veranderlikheid help om windplaas eienaars hul bedryfskoste te verlaag. Turbulensie in wakker kan turbine lemme spaar en verhogingskoste verhoog. Alhoewel die eksperiment nie lank genoeg was om te bewys dat wakkerstuur turbine-moegheid verminder nie, stel die navorsers voor dat dit sou gebeur.
"Die eerste vraag wat baie operateurs ons vra, is hoe dit die langtermyn strukturele gesondheid van hul turbines sal beïnvloed," sê Dabiri. "Ons is besig om die presiese effekte te bepaal, maar tot dusver het ons gesien dat jy eintlik meganiese moegheid kan verminder deur wakker sturing."
Kry die hoeke reg
Om die beste hoeke van afwyking vir hierdie studie te bereken, het die navorsers 'n nuwe model ontwikkel op grond van historiese data van die windplaas.
"Die ontwerp van windplase is tipies 'n baie data- en berekeningsintensiewe taak," sê Sanjiva Lele, 'n professor in lugvaartkunde en astronautiek en meganiese ingenieurswese. "In plaas daarvan het ons vereenvoudigde wiskundige voorstellings ingestel wat nie net gewerk het nie maar ook die berekeningslading met minstens twee ordes verlaag het."
Hierdie vinniger berekening kan help om windplaasoperateurs wakker te bestuur.
Hoe om jou kweekhuisgas-voetspoor te neutraliseer
"Ons model is hoofsaaklik plug-and-play omdat dit die perseel-spesifieke data op windparkprestasie kan gebruik," sê Howland. "Verskillende plaaslocaties sal die model kan gebruik en hulle turbine hoeke aan die gang kan hou volgens die wind omstandighede."
Alhoewel die navorsers nie 'n verandering in jaarlikse kragproduksie kon meet nie as gevolg van die beperkte 10-dag duur van hierdie veldtoets, is die volgende stap, sê Dabiri, veldtoetse vir 'n hele jaar.
"As ons tot op die punt kan kom waar ons hierdie strategie op lang skaal op groot skaal kan gebruik, kan ons oral aerodinamika, kragproduksie en selfs landgebruik vir windplase optimaliseer," sê Dabiri.
Ondersteuning vir die navorsing het gekom van die National Science Foundation, 'n Stanford Graduate Society, en Stanford se TomKat Sentrum vir Volhoubare Energie. Die navorsers het veldtoetse in samewerking met TransAlta Corp. gedoen.