211service.com
Mega vēja parkiem nepieciešami labāki datoru modeļi
Vēja enerģijai kļūstot lētākai, vēja parku izstrādātāji izstrādā plānus par fermām, kas ir par daudz lielākas nekā jebkas šobrīd, dažās ar vairāk nekā 1000 turbīnām. Taču ir viena liela problēma: vēja parku ekonomika ir atkarīga no precīzām jaudas prognozēm, un ir daudz grūtāk modelēt, kā šādi lieli vēja parki darbosies.
Vēja maiņa: Simulācija parāda turbulentu pamošanās ietekmi uz pakārtotajām vēja turbīnām. Turbulence ietekmē gaisu pat kilometru virs zemes.
Vēja turbīnu mērogā no vairākiem simtiem līdz vairāk nekā tūkstotim tik daudzu vēja turbīnu mijiedarbības simulēšana dažādos laikapstākļos var būt pārāk sarežģīta pašreizējiem datoru modeļiem. Problēma varētu būtiski ietekmēt vēja enerģijas izmaksas un tās spēju palielināties, lai aizstātu lielu daudzumu fosilā kurināmā.
Apmēram pirms pieciem gadiem slikta datu vākšana un neefektīvi datormodeļi nozīmēja, ka vēja izstrādātājiem bija tendence pārvērtēt savu fermu enerģijas ražošanu par vairāk nekā 10 procentiem, kas ir pietiekami, lai iznīcinātu peļņu un dažos gadījumos neļautu viņiem atmaksāt aizdevumus. Modeļi ir uzlabojušies, bet pāreja uz lielākiem vēja parkiem un pieaugošā parasto vēja parku izplatība, kas būvētas pietiekami tuvu viens otram, lai traucētu viens otram, atkal rada problēmu.
Daži pētnieki un nozares eksperti saka, ka, lai gan datoru modeļi ir kļuvuši labi, lai novērtētu tipisku vēja parku ražošanu no 50 līdz 100 vēja turbīnām, tiem būs problēmas daudz lielākā mērogā. Ja jūs pārietu uz 1000 vēja turbīnām, nozares rīki sāktu sabojāt, saka Kīts Longtins, GE Power and Water produktu pārvaldības galvenais vadītājs.
Ar miljardiem dolāru jaunu, ļoti lielu vēja parku izstrādātāji veic ārkārtas pasākumus, lai mēģinātu prognozēt jaudu.
Paredzams, ka nākamgad tiks uzsākta viena ierosinātā 1000 turbīnu mega vēja parka, Chokecherry un Sierra Madre projekta, Overland Trail rančo Vaiomingā celtniecība.
Vēja ātrumu, virzienu, temperatūru un citus laikapstākļus objektā projekta attīstītāji mērījuši piecus gadus (standarta ir divi gadi). Viņi ir apkopojuši datus no 32 ar sensoriem aprīkotiem meteoroloģiskajiem torņiem, kas paceļas 60 līdz 80 metrus virs rančo slīdošajiem, ar salvijas krūmiem klātajiem pakalniem, kā arī mērījumus no skaņu radara (saukta par sodaru), kas var skenēt vēju augstumā līdz 200 metri, dažu vēja turbīnu augstums.
Izstrādātāji ir arī izmantojuši superdatorus, lai palaistu datus, izmantojot jaunākos datoru modeļus, kas izstrādāti, lai ņemtu vērā to, kā vēja turbīnas mijiedarbojas viena ar otru — vējam virzoties caur tiem, turbīnas rada viļņus, kas var traucēt pakārtoto turbīnu veiktspēju. Viņi secināja, ka vēja parks varētu saražot vismaz 8,76 miljardus kilovatstundu gadā jeb pietiekami daudz jaudas 770 000 māju.
Viena no pašreizējo modeļu problēmām ir tā, ka tie precīzi neatspoguļo vēja mainīgumu ne tikai zemes līmenī, bet pat simtiem metru virs vēja turbīnu līmeņa. Jaunākie pētījumi liecina, ka dažos laikapstākļos modeļi var ievērojami nenovērtēt pamošanās zudumus, saka Michael Drunsic, DNV KEMA vecākais konsultants, kas palīdz izstrādātājiem novērtēt vēja enerģijas ražošanu. Viņš saka, ka pamošanās sniedz daudz tālāk, nekā tika lēsts iepriekš. Tā nav liela problēma vēja parkos, kuriem ir tikai viena rinda, piemēram, tajos, kas seko grēdām. Taču ar lieliem vēja parkiem ar vairākām rindām garākas pacelšanās var ietekmēt daudzas vēja turbīnas, samazinot to jaudu.
Šāda veida atklājumi var ietekmēt vēja turbīnu izvietojumu, īpaši lielākos vēja parkos ar daudzām turbīnu rindām. Džona Hopkinsa universitātes mašīnbūves profesors Čārlzs Meneveo ir izstrādājis modeļus, kā ļoti lieli vēja parki traucē gaisu līdz kilometram virs tiem. Pamatojoties uz dažām viņa simulācijām, viņš ir parādījis, ka turbīnas faktiski ir jānovieto divreiz tālāk viena no otras, nekā parasti, lai maksimāli izmantotu vēju. Taču viņš saka, ka viņa pašreizējie modeļi joprojām nevar precīzi paredzēt ļoti lielu vēja parku veiktspēju — tie skatās tikai uz vidējo vēja ātrumu, un vēja turbīnas veiktspēja var ievērojami atšķirties atkarībā no vēja apstākļu atšķirībām, viņš saka.
Tomēr, lai gan jaunie datoru modeļi nosaka izaicinājumus lieliem vēja parkiem, tie sniedz arī dažas labas ziņas, saka Meneveau. Viņš, piemēram, parādīja, ka turbulence, lai gan tā var būt problēma, ir būtiska arī lieliem vēja parkiem. Bez turbulences vēja parka pirmās rindas būtībā bloķētu vēju, ierobežojot uzstādāmo rindu skaitu. Viņš parādīja, ka turbulence faktiski novelk vēju no vēja parka augšpuses. Rezultātā vēja parka pēdējā rinda, lai gan tā saņem nedaudz mazāk enerģijas nekā pirmā rinda, joprojām var ražot elektrību, ja vien vēja turbīnas ir pareizi izvietotas. Sliktā ziņa ir tā, ka lielajos vēja parkos cilvēki īsti nezināja, kā rīkoties ar turbulenci, viņš saka. Labā ziņa ir tā, ka jūs varat izveidot fermu tik lielu, cik vēlaties, jo jūs varat novilkt gaisu no augšas.
Meneveau saka, ka modeļus var izmantot arī, lai optimizētu vēja turbīnu konstrukciju un darbību. Piemēram, tie, kas atrodas pirmajā rindā, var būt ieprogrammēti tā, lai tie orientētu savus lāpstiņus, lai ļautu tiem garām iet lielāks vējš, tādējādi uzlabojot turbīnu veiktspēju nākamajās rindās un tādējādi palielinot visa vēja parka jaudu. Saistītie pētījumi tiek veikti Nacionālajā atjaunojamās enerģijas laboratorijā Goldenā, Kolorādo (skatiet sadaļu Jauni dizainparaugi pārceļ vēja enerģiju uz nākamo līmeni un vai vertikālās turbīnas radīs vairāk vēja? ).
Drunsic saka, ka uzlaboti datoru modeļi būs ļoti svarīgi, lai samazinātu vēja enerģijas izmaksas. Viņš saka, ka jo precīzāki modeļi un drošāks var būt izstrādātājs, jo zemākas ir finansējuma izmaksas.