Управление в спутной струе потенциально увеличивает производство энергии на ветряных электростанциях США

Управление в спутном следе — это стратегия, применяемая на ветряных электростанциях, включающая смещение турбин вверх по потоку с направлением ветра для отклонения следа от турбин вниз по потоку, что, следовательно, увеличивает чистую выработку энергии ветра на станции.

В Журнал возобновляемой и устойчивой энергетики, AIP Publishing, исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США демонстрируют, как управление спутным следом может увеличить производство энергии для большой выборки коммерческих наземных ветряных электростанций США.

В то время как некоторые станции показали меньший потенциал для управления в спутном следе из-за неблагоприятных метеорологических условий или расположения турбин, несколько ветряных электростанций были идеальными кандидатами, которые могли бы получить большую выгоду от управления в спутном следе.

В целом, прогнозируемый среднегодовой прирост производства на 0,8% был обнаружен для исследуемой группы ветряных электростанций. Кроме того, исследователи обнаружили, что на ветряных установках, использующих управление по спутному следу, ветровые турбины можно размещать более близко друг к другу, увеличивая количество энергии, производимой в данной области, почти на 70%, сохраняя при этом те же затраты на производство энергии.

«Мы были удивлены, увидев, что все еще существует большая вариативность в потенциальном улучшении энергии от управления в спутном следе, даже после учета потерь в спутном следе различных ветряных электростанций», — сказал автор Дэвид Бенсасон.

Подобно тому, как зонты могут отбрасывать тень, ветряные турбины создают область более медленного и более турбулентного воздушного потока после своего ротора, которая известна как след. Когда эти следы перетекают в другую турбину, они снижают ее мощность по выработке электроэнергии.

Стратегия управления следом «уводит» эти следы от турбин, смещая угол между поверхностью ротора и направлением набегающего ветра. Этот метод приносит в жертву энергоэффективность нескольких турбин, чтобы повысить производительность ветряной электростанции в целом. Управление в спутном следе может увеличить выработку энергии только в том случае, если есть потери при запуске. Следовательно, преимущества рулевого управления в следе имеют тенденцию увеличиваться для ветряных электростанций с более высокими потерями в следе.

Это исследование является одним из первых, в котором используется модель следа Гаусса-Керла-Гибрида, разработанная NREL. Эта модель предсказывает поведение следа в ветряной установке более точно, чем предыдущие модели, и улавливает эффекты, которые более заметны на крупномасштабных установках. Исследователи также объединили несколько общедоступных баз данных и инструментов, которые вместе делают возможным исследование потенциала управления спутным следом для большой выборки ветряных электростанций США.

«Мы надеемся, что это исследование, которое выявило потенциал управления в спутной струе для большой выборки существующих коммерческих ветряных электростанций в США, побудит владельцев ветряных электростанций внедрить управление в спутной струе на своих ветряных электростанциях, чтобы увеличить производство энергии и внести вклад в превращение энергии ветра в широко распространенный доступный чистый источник энергии », — сказал соавтор Эрик Симли.