Denna förändring får mer kraft från vindkraftverk

Denna förändring får mer kraft från vindkraftverk

(Kreditera: Don Sniegowski / Flickr)

Att peka turbiner lite bort från kommande vindkallad väckarkontroll-kan minska den störningen och förbättra både mängden och kvaliteten på kraften från vindkraftparker, forskningsfynd.

Förändringen skulle troligtvis sänka driftskostnaderna.

Solitära vindkraftverk producerar mest kraft när de pekar direkt i vinden. Men när täta packade linjer turbiner står inför vinden på vindkraftparker, kan väckningar från uppströms generatorer störa dem nedströms. Som en fartbåt som sänks av hakigt vatten från en båt framför, minskar vindkvoten från en vindkraftverk produktionen av de bakom den.

"För att möta globala mål för förnybar energi måste vi hitta sätt att generera mycket mer energi från befintliga vindkraftparker, säger senior författare John Dabiri, professor i civil- och miljöteknik och maskinteknik vid Stanford University. "Det traditionella fokuset har varit på prestanda hos enskilda turbiner i en vindkraftpark, men vi måste istället börja tänka på gården som helhet, och inte bara som summan av dess delar."

Turbine wakes kan minska effektiviteten hos downwind generatorer med mer än 40 procent. Tidigare har forskare använt datorsimuleringar för att visa att avvikande turbiner från de rådande vindarna kan öka produktionen av nedströms turbiner. Men utmaningar att hitta en vindkraftpark som är villiga att stoppa normal drift för ett experiment och att beräkna bästa vinklar för turbinen har hindrat att visa detta på en riktig vindkraftpark - hittills.

Först utvecklade forskarna ett snabbare sätt att beräkna de optimala avviksvinklarna för turbiner, som de beskriver i Proceedings of the National Academy of Sciences.

Därefter testade de sina beräkningar på en vindkraftpark i Alberta, Kanada i samarbete med operatören TransAlta Renewables. Jordens totala effektutgång ökade med upp till 47-procent vid låga vindhastigheter - beroende på turbins vinkel - och med 7 till 13-procent i genomsnittliga vindhastigheter. Vaktstyrning reducerade också ebbs och strömningsflöden som normalt är en utmaning med vindkraft.

"Genom väckstyrning producerade främre turbinen mindre kraft som vi förväntade oss," säger huvudförfattaren Michael Howland, en maskinteknisk doktorand. "Men vi fann att på grund av minskade väckande effekter genererade de nedströms turbinerna betydligt mer kraft."

Förbättra vindkraftparker

Variabel produktion av vindkraftparker gör hanteringen av gallret svårare på två viktiga sätt.

En är behovet av reservkraftaggregat, som naturgaseldade kraftverk och stora, dyra batterier. I studien var kraftförbättringen vid låga vindhastigheter särskilt hög eftersom turbinerna vanligtvis slutar rotera under en minsta hastighet, helt skärande produktion och tvinga nätförvaltare att förlita sig på reservkraft. I långsamma vindar reducerade vaktstyrningen den tid som hastigheten sjönk under detta minimum, fann forskarna. De största vinsterna var särskilt på natten när vindkraft är mest värdefullt som ett komplement till solenergi.

Den andra är behovet av att matcha exakt den mängd el som levereras och används i en region varje ögonblick för att hålla nätet tillförlitligt. Luftturbulens från vaken kan göra vindkraftproduktionen oregelbunden minut för minut - en tidsperiod för kort för att elda upp en gasgenerator. Detta gör matchande utbud och efterfrågan mer utmanande för systemoperatörerna på kort sikt. De har verktyg för att göra det, men verktygen kan vara dyra. I studien minskade vaktstyrningen den mycket kortsiktiga variationen i kraftproduktionen med upp till 72 procent.

Dessutom kan minskad variabilitet hjälpa vindparkägare att sänka sina driftskostnader. Turbulens i vaken kan påverka turbinblad och höja reparationskostnaderna. Även om experimentet inte varade tillräckligt länge för att bevisa att wake-styrning minskar turbinutmattning, föreslår forskarna att detta skulle hända.

"Den första frågan som många operatörer frågar oss är hur det kommer att påverka turbins långsiktiga strukturella hälsa, säger Dabiri. "Vi arbetar med att identifiera de exakta effekterna, men hittills har vi sett att du faktiskt kan minska mekanisk trötthet genom våtstyrning."

Få vinklarna rätt

För att beräkna de bästa vinklarna för felinriktning för denna studie utvecklade forskarna en ny modell baserad på historiska data från vindkraftparken.

"Att utforma vindkraftparker är typiskt en mycket data- och beräkningsintensiv uppgift", säger Sanjiva Lele, professor inom flygteknik och astronauti och maskinteknik. "I stället fastställde vi förenklade matematiska representationer som inte bara fungerade utan också reducerade beräkningsbelastningen med minst två storleksordningar."

Denna snabbare beräkning kan hjälpa vindkraftoperatörer att använda vågrättstyrning i stor utsträckning.

"Vår modell är i huvudsak plug-and-play eftersom den kan använda webbplatsspecifika uppgifter om vindkraftverkets prestanda," säger Howland. "Olika gårdsställen kommer att kunna använda modellen och kontinuerligt anpassa sina turbinvinklar utifrån vindförhållandena."

Även om forskarna inte kunde mäta en förändring i årlig kraftproduktion på grund av den begränsade 10-dagen för detta fältprov, är nästa steg, säger Dabiri, att köra fälttester för ett helt år.

"Om vi ​​kan komma till den punkt där vi kan använda denna strategi i stor skala under långa perioder, kan vi potentiellt optimera aerodynamik, kraftproduktion och jämn markanvändning för vindkraftverk överallt", säger Dabiri.

Stöd till forskningen kom från National Science Foundation, Stanford Graduate Society, och Stanfords TomKat Center for Sustainable Energy. Forskarna genomförde fälttest i samarbete med TransAlta Corp.

källa: Stanford University

relaterade böcker

Drawdown: Den mest omfattande planen som någonsin föreslagits för att omvända global uppvärmning

av Paul Hawken och Tom Steyer
9780143130444Mot bakgrund av utbredd rädsla och apati har en internationell koalition av forskare, yrkesverksamma och forskare kommit ihop för att erbjuda en rad realistiska och djärva lösningar på klimatförändringen. Ett hundra tekniker och metoder beskrivs här-några är välkända; något du kanske aldrig har hört talas om. De sträcker sig från ren energi för att utbilda flickor i låginkomstländer till markanvändningspraxis som drar kol ut ur luften. Lösningarna finns, är ekonomiskt lönsamma och samhällen runt om i världen håller för närvarande på att anta dem med skicklighet och beslutsamhet. Finns på Amazon

Utformning av klimatlösningar: En policyhandbok för lågkol Energi

av Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
1610919564Med effekterna av klimatförändringen redan på oss är behovet av att minska de globala utsläppen av växthusgaser inget mindre än brådskande. Det är en skrämmande utmaning, men tekniken och strategierna för att möta den finns idag. En liten uppsättning energipolicy, utformad och implementerad väl, kan leda oss till en framtid med låga koldioxidutsläpp. Energisystem är stora och komplexa, så energipolitiken måste vara fokuserad och kostnadseffektiv. One-size-passar-alla tillvägagångssätt kommer helt enkelt inte att få jobbet gjort. Policymakers behöver en tydlig, omfattande resurs som beskriver energipolitiken som kommer att få störst påverkan på vår klimatframtid och beskriver hur man utformar dessa policyer väl. Finns på Amazon

Detta förändrar allt: Kapitalism vs. Klimat

av Naomi Klein
1451697392In Detta förändrar allt Naomi Klein hävdar att klimatförändringen inte bara är en annan fråga som ska lämnas snyggt mellan skatter och hälsovård. Det är ett larm som kräver att vi fixar ett ekonomiskt system som redan misslyckas på många sätt. Klein bygger noggrant fallet för hur massivt att minska våra utsläpp av växthusgaser är vår bästa chans att samtidigt minska ojämlikheterna i olikheterna, återinföra våra brutna demokratier och bygga om våra slagna lokala ekonomier. Hon avslöjar den ideologiska desperationen av klimatförändringsförnekarna, de geoengineers messianiska vansinne och den tragiska defeatismen av alltför många vanliga gröna initiativ. Och hon visar exakt varför marknaden inte har och kan inte fixa klimatkrisen, men kommer istället att göra saker värre, med alltmer extrema och ekologiskt skadliga utvinningsmetoder, tillsammans med katastrofal katastrofkapitalism. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}

SENASTE FILMER

Klimatförändringar hotar dricksvattenkvaliteten över de stora sjöarna
Klimatförändringar hotar dricksvattenkvaliteten över de stora sjöarna
by Gabriel Filippelli och Joseph D. Ortiz
"Drick inte / koka inte" är inte vad någon vill höra om sin stads kranvatten. Men de kombinerade effekterna av ...
Att prata om energiförändring skulle kunna bryta klimatdynan
Att prata om energiförändring kan bryta klimatnedgången
by InnerSelf Staff
Alla har energihistorier, vare sig de handlar om en släkting som arbetar på en oljerigg, en förälder som lär ett barn att vända ...
Skördar kan möta dubbla problem från insekter och ett värmande klimat
Skördar kan möta dubbla problem från insekter och ett värmande klimat
by Gregg Howe och Nathan Havko
I årtusenden har insekter och växterna de livnär sig i en co-evolutionär strid: att äta eller inte vara ...
För att nå nollutsläpp måste regeringen ta itu med hinder som stänger folk från elbilar
För att nå nollutsläpp måste regeringen ta itu med hinder som stänger folk från elbilar
by Swapnesh Masrani
Ambisiösa mål har fastställts av de brittiska och skotska regeringarna för att bli netto-noll kolekonomier 2050 och 2045 ...
Våren anländer tidigare i USA, och det är inte alltid goda nyheter
Våren anländer tidigare i USA, och det är inte alltid goda nyheter
by Theresa Crimmins
Över stora delar av Förenta staterna har ett uppvärmningsklimat avancerat vårens ankomst. I år är inget undantag.
Den senaste istiden berättar för varför vi måste bry oss om en 2 ℃ temperaturförändring
Den senaste istiden berättar för varför vi måste bry oss om en 2 ℃ temperaturförändring
by Alan N Williams, et al
I den senaste rapporten från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC) sägs att utan en väsentlig minskning ...
En stad i Georgia får hälften av sin elektricitet från president Jimmy Carters solfarm
En stad i Georgia får hälften av sin elektricitet från president Jimmy Carters solfarm
by Johnna Crider
Plains, Georgia, är en liten stad som ligger strax söder om Columbus, Macon och Atlanta och norr om Albany. Det är…
Majoriteten av de amerikanska vuxna tror på klimatförändringar är det viktigaste problemet idag
by American Psychological Association
När effekterna av klimatförändringar blir tydligare säger mer än hälften av de amerikanska vuxna (56%) att klimatförändringarna är ...

SENASTE ARTIKLAR

UK Food Giants Mull Brazil Boycott för att skydda skogar
UK Food Giants Mull Brazil Boycott för att skydda skogar
by Jan Rocha
Storbritanniens stormarknader överväger en brasiliansk bojkott, ett slut på inköp av sin mat för att försöka rädda sina skogar.
Varför vi måste fokusera på ökat konsumtion lika mycket som befolkningstillväxt
Varför vi måste fokusera på frågan om ökat konsumtion lika mycket som befolkningstillväxt
by Glenn Banks
Frågan om befolkning är mer komplicerad som den kan verka - både i samband med klimatförändringar och andra frågor ...
Vi simulerade hur en modern dammskål skulle påverka globala livsmedelsförsörjning och resultatet är förödande
by Miina Porkka et al
När USA: s södra stora slätter slogs till med en serie torka under 1930-talet hade det en oöverträffad ...
Hur vulkaner påverkar klimatet och hur deras utsläpp jämförs med vad vi producerar
Hur vulkaner påverkar klimatet och hur deras utsläpp jämförs med vad vi producerar
by Michael Petterson
Alla håller på att minska vårt koldioxidavtryck, nollutsläpp, plantera hållbara grödor för biodiesel etc.
Varför vi behöver skära ut utsläpp och förbereda oss för påverkan
Varför vi behöver skära ut utsläpp och förbereda oss för påverkan
by Ralph Brougham Chapman
Att hävda att vi inte bör agera för att minska utsläppen eftersom det inte är i våra intressen att bidra till det globala ...
Klimatförändringar hotar dricksvattenkvaliteten över de stora sjöarna
Klimatförändringar hotar dricksvattenkvaliteten över de stora sjöarna
by Gabriel Filippelli och Joseph D. Ortiz
"Drick inte / koka inte" är inte vad någon vill höra om sin stads kranvatten. Men de kombinerade effekterna av ...
Vi hittade 2˚C av uppvärmning kommer att skjuta de flesta tropiska regnskogar över deras säkra värmetröskel
Vi hittade 2˚C av uppvärmning kommer att skjuta de flesta tropiska regnskogar över deras säkra värmetröskel
by Aida Cuní Sanchez och Martin Sullivan
När de fotosynteser och växer tar tropiska skogar bort enorma mängder kol från atmosfären, vilket minskar ...
Sydasiens tvillinghot: extrem värme och foul luft
Sydasiens tvillinghot: extrem värme och foul luft
by Tim Radford
Klimatförändringar innebär många hälsorisker. Någon av dem väcker faran. Vad händer när extrem värme möter dålig luft?