(Kredit: Don Sniegowski / Flickr)
Menunjuk turbin sedikit jauh dari angin yang dipanggil angin-steering-boleh mengurangkan gangguan itu dan meningkatkan baik kuantiti dan kualiti kuasa dari ladang angin, penyelidikan mendapati.
Perubahan itu mungkin akan mengurangkan kos operasi juga.
Turbin angin bersendirian menghasilkan kuasa yang paling tinggi apabila menunjuk terus ke dalam angin. Tetapi apabila garisan-garisan turbin yang dikemas rapat menghadapi angin di ladang-ladang angin, bangun dari penjana hulu dapat mengganggu mereka di hilir. Seperti bot laju diperlahankan oleh air berliku dari sebuah bot di hadapan, bangun dari turbin angin mengurangkan output orang-orang di belakangnya.
"Untuk memenuhi sasaran global untuk penjanaan tenaga boleh diperbaharui, kita perlu mencari jalan untuk menghasilkan tenaga yang lebih banyak dari ladang angin sedia ada," kata penulis kanan John Dabiri, profesor kejuruteraan awam dan kejuruteraan dan kejuruteraan mekanikal di Stanford University. "Tumpuan tradisional adalah pada prestasi turbin individu di sebuah ladang angin, tetapi kita perlu untuk mula berfikir tentang ladang secara keseluruhan, dan bukan hanya sebagai jumlah bahagiannya."
Tangkapan turbin boleh mengurangkan kecekapan penjana bawah angin dengan lebih daripada 40 peratus. Sebelum ini, para penyelidik telah menggunakan simulasi komputer untuk menunjukkan bahawa turbin misaligning dari angin semasa boleh meningkatkan pengeluaran turbin hiliran. Walau bagaimanapun, cabaran dalam mencari ladang angin bersedia untuk menghentikan operasi biasa untuk eksperimen dan dalam mengira sudut terbaik untuk turbin telah menghalang menunjukkan ini di ladang angin sebenar-sehingga kini.
Pertama, para penyelidik membangunkan cara yang lebih cepat untuk mengira sudut misalignment optimum untuk turbin, yang mereka terangkan Prosiding National Academy of Sciences.
Kemudian, mereka menguji perhitungan mereka di ladang angin di Alberta, Kanada dengan kerjasama operator TransAlta Renewables. Output kuasa keseluruhan ladang meningkat sehingga peratus 47 dalam kelajuan angin rendah-bergantung pada sudut turbin-dan 7 hingga 13 peratus dalam kelajuan angin purata. Pengendara bangun juga mengurangkan kelembapan dan aliran kuasa yang biasanya menjadi cabaran dengan kuasa angin.
"Melalui kemudi bangun, turbin hadapan menghasilkan kuasa yang kurang seperti yang kita harapkan," kata pengarang utama Michael Howland, seorang pelajar kejuruteraan mekanikal PhD. "Tetapi kami mendapati bahawa disebabkan oleh kesan bangun yang menurun, turbin hiliran menjana lebih banyak kuasa."
Meningkatkan ladang angin
Output ubah oleh ladang angin membuat pengurusan grid lebih sukar dalam dua cara penting.
Salah satunya adalah keperluan untuk bekalan kuasa sandaran, seperti tumbuhan tenaga gas yang dibakar gas dan bateri mahal, mahal. Dalam kajian itu, peningkatan kuasa pada kelajuan angin rendah sangat tinggi kerana turbin biasanya berhenti berputar di bawah kelajuan minimum, memotong pengeluaran sepenuhnya dan memaksa pengurus grid untuk bergantung kepada kuasa sandaran. Dalam angin perlahan, pengatup bangun mengurangkan jumlah masa yang menurun di bawah paras minimum ini, penyelidik mendapati. Terutama, keuntungan terbesar adalah pada waktu malam, apabila tenaga angin biasanya paling berharga sebagai pelengkap kepada tenaga solar.
Yang lain adalah keperluan untuk memadankan dengan tepat jumlah tenaga elektrik yang dibekalkan dan digunakan di rantau setiap saat untuk memastikan grid yang boleh dipercayai. Turbulensi udara dari bangun boleh membuat pengeluaran angin angin tidak menentu minit demi minit-tempoh masa terlalu pendek untuk menyalakan penjana gas. Ini menjadikan bekalan yang sepadan dan permintaan lebih mencabar bagi pengendali sistem dalam jangka masa yang singkat. Mereka mempunyai alat untuk melakukannya, tetapi alat ini boleh mahal. Dalam kajian itu, penggilap bangun mengurangkan kebolehubahan pengeluaran tenaga yang sangat pendek sehingga peratus 72.
Di samping itu, mengurangkan kebolehubahan dapat membantu pemilik ladang angin menurunkan kos operasi mereka. Turbulensi dalam kebarangkalian boleh menyerang bilah turbin dan meningkatkan kos pembaikan. Walaupun percubaan itu tidak bertahan lama untuk membuktikan bahawa stereng bangun mengurangkan keletihan turbin, penyelidik mencadangkan ini akan berlaku.
"Persoalan pertama yang banyak bertanya kepada kami adalah bagaimana ini akan menjejaskan kesihatan struktur jangka panjang turbin mereka," kata Dabiri. "Kami sedang berusaha untuk mengenal pasti kesan yang tepat, tetapi setakat ini kami telah melihat bahawa anda sebenarnya boleh mengurangkan keletihan mekanikal melalui penggantian bangun."
Mendapatkan sudut betul
Untuk menghitung sudut yang salah bagi penyelewengan untuk kajian ini, para penyelidik membangunkan model baru berdasarkan data sejarah dari ladang angin.
"Merekabentuk ladang angin lazimnya merupakan tugas yang sangat intensif dan rumit," kata Sanjiva Lele, profesor aeronautik dan angkasawan dan kejuruteraan mekanikal. "Sebaliknya, kami menubuhkan perwakilan matematik ringkas yang tidak hanya berfungsi tetapi juga mengurangkan beban pengiraan dengan sekurang-kurangnya dua pesanan magnitud."
Pengiraan yang lebih pantas ini dapat membantu para pengusaha ladang angin menggunakan penggerak bangun secara meluas.
"Model kami pada asasnya adalah plug-and-play kerana ia boleh menggunakan data khusus tapak mengenai prestasi ladang angin," kata Howland. "Lokasi ladang yang berlainan akan dapat menggunakan model dan terus menyesuaikan sudut turbin mereka berdasarkan keadaan angin."
Walaupun penyelidik tidak dapat mengukur perubahan dalam pengeluaran tenaga tahunan kerana tempoh 10-hari yang terhad dalam ujian lapangan ini, langkah seterusnya, kata Dabiri, adalah untuk menjalankan ujian lapangan sepanjang tahun.
"Jika kita boleh sampai ke tahap di mana kita boleh menggunakan strategi ini secara besar-besaran untuk jangka masa yang lama, kita boleh mengoptimumkan aerodinamik, pengeluaran kuasa dan juga kegunaan tanah untuk ladang angin di mana-mana," kata Dabiri.
Sokongan untuk penyelidikan datang dari Yayasan Sains Nasional, Fellowship Siswazah Stanford, dan Pusat TomKat Stanford untuk Tenaga Lestari. Para penyelidik menjalankan ujian lapangan dengan kerjasama TransAlta Corp.
sumber: Universiti Stanford
Buku-buku yang berkaitan
Pengeluaran: Rancangan Paling Komprehensif yang Pernah Dicadangkan untuk Membalik Pemanasan Global
oleh Paul Hawken dan Tom Steyer
Dalam menghadapi rasa takut dan tidak peduli yang luas, koalisi penyelidik, profesional dan ahli sains antarabangsa telah berkumpul untuk menawarkan satu set penyelesaian yang realistik dan berani terhadap perubahan iklim. Seratus teknik dan amalan dijelaskan di sini-ada yang terkenal; ada yang tidak pernah anda dengar. Mereka terdiri dari tenaga bersih untuk mendidik anak perempuan di negara berpendapatan rendah untuk amalan guna tanah yang menarik karbon dari udara. Penyelesaiannya wujud, bersifat ekonomi, dan masyarakat di seluruh dunia kini menguatkuasakan mereka dengan kemahiran dan keazaman. Tersedia di Amazon
Merancang Penyelesaian Iklim: Panduan Dasar untuk Tenaga Rendah Karbon
oleh Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Dengan kesan perubahan iklim yang menimpa kita, keperluan untuk mengurangkan pelepasan gas rumah kaca global tidak kurang hebatnya. Ini adalah cabaran yang menakutkan, tetapi teknologi dan strategi untuk menanganinya ada sekarang. Sebilangan kecil dasar tenaga, yang dirancang dan dilaksanakan dengan baik, dapat membawa kita ke arah masa depan yang rendah karbon. Sistem tenaga besar dan kompleks, jadi dasar tenaga mesti fokus dan menjimatkan kos. Pendekatan satu ukuran untuk semua tidak akan berjaya. Pembuat dasar memerlukan sumber yang jelas dan komprehensif yang menggariskan dasar tenaga yang akan memberi kesan terbesar pada masa depan iklim kita, dan menerangkan bagaimana merancang polisi ini dengan baik. Tersedia di Amazon
Ini Menukar Semua: Kapitalisme vs Iklim
oleh Naomi Klein
In Ini Menukar Semua Naomi Klein berhujah bahawa perubahan iklim bukanlah satu lagi isu yang perlu difailkan antara cukai dan penjagaan kesihatan. Ini penggera yang menyeru kami untuk memperbaiki sistem ekonomi yang telah gagal dalam banyak cara. Klein dengan teliti membina kes untuk mengurangkan secara besar-besaran pelepasan rumah hijau kami adalah peluang terbaik kami untuk secara serentak mengurangkan ketidaksamaan yang menggerunkan, membayangkan semula demokrasi kami yang patah, dan membina semula ekonomi tempatan kami yang terbuang. Dia mendedahkan keputusasaan ideologi tentang penyangkalan perubahan iklim, khayalan para ahli geoengineers, dan kekalahan tragis terlalu banyak inisiatif hijau arus perdana. Dan dia menunjukkan persis mengapa pasar tidak-dan tidak dapat menyelesaikan krisis iklim tetapi sebaliknya akan membuat keadaan lebih teruk, dengan kaedah ekstraksi yang lebih melampau dan ekologi merosakkan, disertai dengan kapitalisme bencana yang meluas. Tersedia di Amazon
Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, and ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.
