(Tín dụng: Don Sniegowski / Flickr)
Nghiên cứu chỉ ra rằng các tua-bin hơi hướng ra khỏi gió hướng tới được gọi là Wake-lái có thể làm giảm sự can thiệp đó và cải thiện cả số lượng và chất lượng điện từ các trang trại gió.
Sự thay đổi có lẽ cũng sẽ làm giảm chi phí vận hành.
Tua bin gió đơn độc tạo ra nhiều năng lượng nhất khi hướng thẳng vào gió. Nhưng khi các dòng tuabin được đóng gói chặt chẽ đối mặt với gió trong các trang trại gió, thức dậy từ các máy phát ngược dòng có thể gây trở ngại cho những người ở hạ lưu. Giống như một chiếc tàu cao tốc bị làm chậm bởi dòng nước đục ngầu từ một chiếc thuyền phía trước, việc đánh thức từ một tuabin gió làm giảm sản lượng của những người phía sau nó.
Để đạt được các mục tiêu toàn cầu về sản xuất năng lượng tái tạo, chúng ta cần tìm cách tạo ra nhiều năng lượng hơn từ các trang trại gió hiện có, ông John Dabiri, giáo sư kỹ thuật dân dụng và môi trường và kỹ sư cơ khí tại Đại học Stanford cho biết. Trọng tâm truyền thống tập trung vào hiệu suất của các tuabin riêng lẻ trong một trang trại gió, nhưng thay vào đó chúng ta cần bắt đầu nghĩ về toàn bộ trang trại, và không chỉ là tổng số các bộ phận của nó.
Turbine đánh thức có thể làm giảm hiệu quả của các máy phát điện gió xuống hơn phần trăm 40. Trước đây, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các mô phỏng trên máy tính để chỉ ra rằng các tua-bin sai lệch từ các cơn gió thịnh hành có thể làm tăng sản lượng của các tua-bin hạ lưu. Tuy nhiên, những thách thức trong việc tìm kiếm một trang trại gió sẵn sàng ngăn chặn các hoạt động bình thường cho một thí nghiệm và tính toán các góc tốt nhất cho tuabin đã cản trở cho thấy điều này trên một trang trại gió thực sự cho đến bây giờ.
Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã phát triển một cách nhanh hơn để tính toán các góc lệch tối ưu cho tuabin, mà họ mô tả trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.
Sau đó, họ đã thử nghiệm các tính toán của họ tại một trang trại gió ở Alberta, Canada phối hợp với nhà điều hành TransAlta Renewables. Sản lượng điện tổng thể của trang trại tăng lên tới 47 phần trăm ở tốc độ gió thấp, tùy thuộc vào góc của tua-bin, và bởi 7 đến 13 phần trăm ở tốc độ gió trung bình. Wake lái cũng làm giảm các luồng điện và dòng chảy thường là một thách thức với năng lượng gió.
Thông qua hướng dẫn đánh thức, tuabin phía trước sản xuất ít năng lượng hơn chúng ta mong đợi, chuyên gia Michael Howland, nghiên cứu sinh tiến sĩ cơ khí cho biết. Nhưng chúng tôi thấy rằng do hiệu ứng đánh thức giảm, các tuabin hạ lưu tạo ra nhiều năng lượng hơn.
Cải thiện trang trại gió
Sản lượng thay đổi của các trang trại gió làm cho việc quản lý lưới điện trở nên khó khăn hơn theo hai cách quan trọng.
Một là nhu cầu về nguồn cung cấp năng lượng dự phòng, như các nhà máy điện chạy bằng khí đốt tự nhiên và pin lớn, đắt tiền. Trong nghiên cứu, sự cải thiện năng lượng ở tốc độ gió thấp đặc biệt cao vì các tuabin thường ngừng quay dưới tốc độ tối thiểu, cắt giảm hoàn toàn sản xuất và buộc các nhà quản lý lưới điện phải dựa vào nguồn điện dự phòng. Trong những cơn gió chậm, đánh thức lái đã giảm lượng thời gian mà tốc độ giảm xuống dưới mức tối thiểu này, các nhà nghiên cứu nhận thấy. Đáng chú ý, mức tăng lớn nhất là vào ban đêm, khi năng lượng gió thường có giá trị nhất như là một bổ sung cho năng lượng mặt trời.
Khác là cần phải khớp chính xác lượng điện được cung cấp và sử dụng trong một khu vực mỗi lúc để giữ cho lưới điện đáng tin cậy. Sự nhiễu loạn không khí từ thức giấc có thể làm cho việc sản xuất trang trại gió trở nên thất thường từng phút, một khoảng thời gian quá ngắn để kích hoạt một máy phát khí. Điều này làm cho việc cung và cầu trở nên khó khăn hơn đối với các nhà khai thác hệ thống trong thời gian rất ngắn. Họ có các công cụ để làm như vậy, nhưng các công cụ có thể tốn kém. Trong nghiên cứu, chỉ đạo đánh thức đã làm giảm sự biến động rất ngắn hạn của sản xuất năng lượng lên đến 72 phần trăm.
Ngoài ra, việc giảm sự thay đổi có thể giúp chủ sở hữu trang trại gió giảm chi phí vận hành. Sự nhiễu loạn trong thức giấc có thể làm căng lưỡi tuabin và tăng chi phí sửa chữa. Mặc dù thí nghiệm không kéo dài đủ lâu để chứng minh rằng việc đánh thức lái làm giảm sự mệt mỏi của tuabin, các nhà nghiên cứu cho rằng điều này sẽ xảy ra.
Câu hỏi đầu tiên mà rất nhiều nhà khai thác hỏi chúng tôi là làm thế nào điều này sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe cấu trúc lâu dài của các tuabin của họ, theo ông Dabiri. Bạn đang làm việc để xác định chính xác các hiệu ứng, nhưng cho đến nay chúng tôi đã thấy rằng bạn thực sự có thể giảm mệt mỏi cơ học thông qua việc đánh thức.
Bắt đúng góc
Để tính toán các góc độ sai lệch tốt nhất cho nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một mô hình mới dựa trên dữ liệu lịch sử từ trang trại gió.
Sanjiva Lele, giáo sư hàng không và du hành vũ trụ và kỹ sư cơ khí cho biết, thiết kế các trang trại gió thường là một công việc rất dữ liệu và tính toán chuyên sâu. Thay vào đó, chúng tôi đã thiết lập các biểu diễn toán học đơn giản hóa không chỉ hoạt động mà còn giảm tải tính toán ít nhất hai bậc độ lớn.
Tính toán nhanh hơn này có thể giúp các nhà khai thác trang trại gió sử dụng đánh thức lái rộng rãi.
Mô hình của chúng tôi về cơ bản là plug-and-play vì nó có thể sử dụng dữ liệu cụ thể theo trang web về hiệu suất của trang trại gió, theo ông How Howland. Các vị trí trang trại khác nhau sẽ có thể sử dụng mô hình và liên tục điều chỉnh các góc tua-bin của họ dựa trên điều kiện gió.
Mặc dù các nhà nghiên cứu không thể đo lường được sự thay đổi trong sản xuất năng lượng hàng năm do thời gian thử nghiệm trong lĩnh vực 10 hạn chế, bước tiếp theo, Dabiri nói, là chạy thử nghiệm thực địa trong cả năm.
Dabiri cho biết, nếu chúng ta có thể triển khai chiến lược này trên quy mô lớn trong thời gian dài, chúng ta có thể tối ưu hóa khí động học, sản xuất năng lượng và thậm chí sử dụng đất cho các trang trại gió ở khắp mọi nơi.
Hỗ trợ cho nghiên cứu đến từ Quỹ khoa học quốc gia, học bổng sau đại học Stanford và Trung tâm TomKat của Stanford về năng lượng bền vững. Các nhà nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm thực địa với sự hợp tác của TransAlta Corp.
nguồn: Đại học Stanford
Sách liên quan
Giải ngân: Kế hoạch toàn diện nhất từng được đề xuất để đảo ngược sự nóng lên toàn cầu
của Paul Hawken và Tom Steyer
Trước nỗi sợ hãi và sự thờ ơ lan rộng, một liên minh quốc tế gồm các nhà nghiên cứu, chuyên gia và nhà khoa học đã cùng nhau đưa ra một loạt các giải pháp thực tế và táo bạo cho biến đổi khí hậu. Một trăm kỹ thuật và thực hành được mô tả ở đây, một số người nổi tiếng; một số bạn có thể chưa bao giờ nghe nói Chúng bao gồm từ năng lượng sạch đến giáo dục các cô gái ở các nước thu nhập thấp hơn đến các hoạt động sử dụng đất kéo carbon ra khỏi không khí. Các giải pháp tồn tại, có hiệu quả kinh tế và các cộng đồng trên toàn thế giới hiện đang ban hành chúng với kỹ năng và quyết tâm. Có sẵn trên Amazon
Thiết kế các giải pháp khí hậu: Hướng dẫn chính sách cho năng lượng carbon thấp
của Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Với những tác động của biến đổi khí hậu đã gây ra cho chúng ta, nhu cầu cắt giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính trên toàn cầu là không kém phần cấp bách. Đó là một thách thức khó khăn, nhưng các công nghệ và chiến lược để đáp ứng nó vẫn tồn tại ngày nay. Một bộ nhỏ các chính sách năng lượng, được thiết kế và thực hiện tốt, có thể đưa chúng ta vào con đường hướng tới một tương lai các-bon thấp. Hệ thống năng lượng rất lớn và phức tạp, vì vậy chính sách năng lượng phải được chú trọng và tiết kiệm chi phí. Phương pháp tiếp cận một kích thước phù hợp với tất cả đơn giản là sẽ không hoàn thành công việc. Các nhà hoạch định chính sách cần một nguồn lực rõ ràng, toàn diện để vạch ra các chính sách năng lượng sẽ có tác động lớn nhất đến tương lai khí hậu của chúng ta và mô tả cách thiết kế tốt các chính sách này. Có sẵn trên Amazon
Đây Changes Everything: Chủ nghĩa tư bản vs khí hậu
bởi Naomi Klein
In Đây Changes Everything Naomi Klein lập luận rằng biến đổi khí hậu không chỉ là vấn đề khác được nộp gọn gàng giữa thuế và chăm sóc sức khỏe. Đó là một báo động kêu gọi chúng tôi sửa chữa một hệ thống kinh tế đã làm chúng tôi thất bại theo nhiều cách. Klein xây dựng một cách tỉ mỉ trường hợp làm thế nào để giảm lượng khí thải nhà kính một cách ồ ạt là cơ hội tốt nhất của chúng tôi để đồng thời giảm bất bình đẳng, tưởng tượng lại các nền dân chủ bị phá vỡ của chúng tôi và xây dựng lại nền kinh tế địa phương bị cắt đứt. Cô vạch trần sự tuyệt vọng về ý thức hệ của những người từ chối biến đổi khí hậu, những ảo tưởng lộn xộn của những người theo chủ nghĩa địa lý và sự thất bại bi thảm của quá nhiều sáng kiến xanh chính thống. Và cô ấy chứng minh chính xác lý do tại sao thị trường không khắc phục được và không thể khắc phục khủng hoảng khí hậu mà thay vào đó sẽ làm mọi thứ tồi tệ hơn, với các phương pháp khai thác cực kỳ nghiêm trọng và gây tổn hại về mặt sinh thái, kèm theo chủ nghĩa tư bản thảm họa tràn lan. Có sẵn trên Amazon
Từ Nhà xuất bản:
Mua hàng trên Amazon để giảm chi phí mang lại cho bạn InsideSelf.comelf.com, MightyNatural.com, và ClimateImpactNews.com miễn phí và không có nhà quảng cáo theo dõi thói quen duyệt web của bạn. Ngay cả khi bạn nhấp vào một liên kết nhưng không mua các sản phẩm được chọn này, bất kỳ thứ gì khác bạn mua trong cùng một lượt truy cập trên Amazon đều trả cho chúng tôi một khoản hoa hồng nhỏ. Không có chi phí bổ sung cho bạn, vì vậy hãy đóng góp cho nỗ lực. Bạn cũng có thể sử dụng liên kết này sử dụng cho Amazon bất cứ lúc nào để bạn có thể giúp hỗ trợ những nỗ lực của chúng tôi.
