Ученые придумали способ сделать ветряные электростанции более энергоэффективными, и это не требует новых инвестиций.
Ветряные турбины управляются как отдельно стоящие агрегаты и максимизируют только собственную выработку энергии, но поток от каждой ветряной турбины влияет на остальные.
Майкл Ф. Хоуленд, доцент гражданского и экологического строительства в MIT, объясняет:
По сути, все существующие турбины промышленного масштаба управляются «жадно» и независимо.
С точки зрения физики потока, размещение ветряных турбин близко друг к другу на ветряных электростанциях часто является наихудшим, что вы можете сделать. Идеальный подход для максимизации общей выработки энергии — это размещать их как можно дальше друг от друга.
Но если ветряные турбины разнесены, это увеличивает связанные с этим расходы, поэтому это не практичное решение.
Хоуленд возглавлял команду ученых при поддержке MIT и Siemens Gamesa Renewable Energy, которые опубликовали новое исследование вчера в журнале Nature Energy. Исследователи обнаружили — на основе реальных испытаний на ветряной электростанции промышленного масштаба в Индии — что выработка энергии ветряной электростанции может быть увеличена, если отдельные турбины оптимизированы, а поток ветра моделируется коллективно.
MIT News объясняет выводы команды:
Сегодня каждая турбина постоянно отслеживает направление и скорость входящего ветра и использует свое внутреннее программное обеспечение для регулировки своего положения по рысканию (вертикальной оси), чтобы как можно точнее выровняться по ветру. Но в новой системе, например, команда обнаружила, что, повернув одну турбину немного в сторону от ее положения максимальной выработки — возможно, на 20 градусов от ее индивидуального угла максимальной выработки — последующее увеличение выработки энергии одной или нескольких нижележащих агрегатов более чем компенсирует небольшое снижение выработки первого агрегата. Используя централизованную систему управления, которая учитывает все эти взаимодействия, совокупность турбин работала на уровнях выработки энергии, которые в некоторых условиях были на 32% выше.
Хоуленд оценивает, что, если перевести это на существующий парк ветряных турбин в мире, общее улучшение энергоэффективности на 1,2% позволит вырабатывать более 31 тераватт-часов дополнительной электроэнергии в год, что примерно эквивалентно установке дополнительных 3600 ветряных турбин без затрат. По его словам, это приведет к увеличению дохода операторов ветряных электростанций примерно на 950 миллионов долларов в год.
Алгоритм потенциально может быть полезен в любом географическом месте, и для внедрения этого улучшения эффективности не требуется установка нового оборудования; требуется только изменение программного обеспечения. А снижение потерь от воздушного потока означает, что турбины можно располагать еще ближе друг к другу, экономя таким образом площадь на суше или море.
Варун Сиварам, благодаря которому стало возможным реальное испытание в Индии, поскольку он тогда был главным техническим директором ReNew Power, крупнейшей компании по производству возобновляемой энергии в Индии (а сейчас является старшим советником специального посланника президента США по климату Джона Керри, сказал [через Калифорнийский технологический институт]:
В итоге все были поражены масштабом достигнутого: улучшение производительности, которое не требует никаких инфраструктурных инвестиций.
ReNew Power в настоящее время использует результаты исследования для оптимизации своих других ветряных электростанций, а исследовательская группа теперь сосредоточится на морских ветряных электростанциях, которые имеют совершенно новый набор проблем и возможностей.
Читайте также: Если пройдет большой климатический законопроект США, вот как он может ускорить развитие солнечной и ветровой энергетики
UnderstandSolar — это бесплатный сервис, который связывает вас с лучшими установщиками солнечных батарей в вашем регионе для получения индивидуальных смет. Tesla теперь предлагает соответствие цен, поэтому важно искать лучшие предложения. Нажмите здесь, чтобы узнать больше и получить ваши сметы. — *реклама.