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-TWnltlfrdehiiditjakomsfaptruesswsvthtrurvi

SENASTE FILMER

Vad är framtiden för klimatförändringar?
by Simon Donner
Du skulle kunna tänka på med allt fnurret om klimatet att vi alla skulle ha en god förståelse för elementen i ...
Varför Marianne Williamsons kandidatur till president är viktigt
Varför Marianne Williamsons kandidatur till president är viktigt
Hur vet du att det finns något om du aldrig hör om det? Hur vet du om sanningen, som ofta är "den andra ...
Skulle du äta kött odlat från celler i ett laboratorium? Så här fungerar det
Skulle du äta kött odlat från celler i ett laboratorium? Så här fungerar det
by Leigh Ackland
För många av oss är att äta en måltid som innehåller kött en normal del av det dagliga livet. Men om vi grävar djupare, några nykter ...
Klimatsystemet "Hämtar sig" när massiva värmeböljor orsakar rekordsmältning av Grönlands isark
by Demokrati nu!
Den massiva värmekuppeln som krossade hela tiden temperaturrekord över stora delar av Europa förra veckan har bosatt sig i över ...
Varför vi går mot en klimatkatastrof
by BBC Newsnight
Forskare säger att världen är helt utanför spåret.
En klimatberäkning i hjärtat
by CBS News
"En historisk översvämning i mars 2019 lämnade mycket av USA: s hjärta under vatten. Särskilt hårt drabbade var Midwestern ...
Vad skulle hända om Antarktis smälts?
by Sätt Put 1
"Vad skulle hända om Antarktis smälter?
Dr Peter Wadhams: Arctic Research & Methane Risk
by UPFSI
Peter Wadhams är tillbaka på ScientistsWarning.TV med en omfattande analys av den motvilliga metoden som en del av ...

SENASTE ARTIKLAR

En färdtur med Virtual Reality genom södra Floridas Everglades
En färdtur med Virtual Reality genom södra Floridas Everglades
by Elizabeth (Liz) Miller
Före städer fanns det träsk. Våtmarker och träsk över hela världen har offrats för att bana väg för bostäder, ...
Unik klimatförändring har ingen naturlig orsak
Unik klimatförändring har ingen naturlig orsak
by Tim Radford
Planeten värmer snabbare än någonsin över hela världen. Forskare vet att denna unika klimatförändring inte orsakas av naturen ...
Vad är framtiden för klimatförändringar?
by Simon Donner
Du skulle kunna tänka på med allt fnurret om klimatet att vi alla skulle ha en god förståelse för elementen i ...
Människor i färg får inte kredit för klimatproblem
Människor i färg får inte kredit för klimatproblem
by U. Oregon
Medan deras bidrag till klimatförändringarna förblir i stort sett okända, är färgglada människor lika ...
Ny forskning visar att Antarktis största flytande ishylla är mycket känslig för uppvärmning av havet
Ny forskning visar att Antarktis största flytande ishylla är mycket känslig för uppvärmning av havet
by Dan Lowry
Forskare har länge varit oroliga för den potentiella kollaps av West Antarctic Ice Sheet och dess bidrag ...
Det kommer att vara svårt, men vi kan mata världen med växtprotein
Det kommer att vara svårt, men vi kan mata världen med växtprotein
by Richard Trethowan
En FN-rapport som släpptes förra veckan fann att en fjärdedel av världens koldioxidutsläpp kommer från livsmedelskedjan, särskilt ...
Underjordiska vattenskällor för miljarder kan ta mer än ett århundrade för att reagera helt på klimatförändringar
Underjordiska vattenskällor för miljarder kan ta mer än ett århundrade för att reagera helt på klimatförändringar
by Mark O. Cuthbert et al
Grundvatten är den största butiken med tillgängligt sötvatten i världen och förser miljarder människor med vatten för ...
Varför stämmer den australiska energiregulatorn med vindkraftverk
Varför stämmer den australiska energiregulatorn med vindkraftverk
by Samantha Hepburn
Den australiensiska energiregulatorn (AER) stämmer fyra av vindkraftsparkerna som är involverade i den sydamerikanska 2016 blackout - ...