Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Rozmieszczenie turbin i wielkość farmy wiatrowej decydują o jej wydajności

Recommended Posts

Zoptymalizowanie ustawienia turbin na farmie wiatrowej może znakomicie zwiększyć ilość produkowanej energii, jednak korzyści takie zauważymy w farmach nie przekraczających określonej wielkości, wynika z badań przeprowadzonych przez naukowców z Carnegie Institution for Science.

Nie od dzisiaj wiadomo, że wydajność turbin na farmach może być znacząco mniejsza niż pojedynczych turbin. Wydajność małych farm wiatrowych może wynosić ponad 10 W/m2, to przy wielkich instalacjach spada ona do 1 W/m2. Wynika to z faktu, że turbiny zmniejszają energię wiatru, który przez nie przechodzi. Ponadto wprowadzają też turbulencje, przez które kolejne turbiny w szeregu produkują mniej energii. To już wiadomo, jednak dotychczas nie badano, co kontroluje te zjawiska, mówi autor badań, Enrico Antonioni.On i Ken Caldeira wykorzystali modele dynamiki płynów do zbadania przepływu powietrza w okolicy turbin.

Najpierw przyjrzeli się indywidualnym turbinom. Później zaś symulowali pracę małych farm. Stwierdzili, że zmniejszenie zagęszczenia turbin na małej farmie, zwiększa wydajność pojedynczej turbiny. Okazało się jednak, że niezwykle ważne jest rozkład przestrzenny turbin. Ustawienie ich w szeregu lub naprzemiennie w stronę wiatru zwiększa moc wyjściową nawet o 56% w porównaniu z ustawieniem ich w kolumnie. Przy optymalnym ustawieniu turbin można wyprodukować 10, 20, a nawet 30 procent energii więcej, gdyż można zredukować interakcje pomiędzy turbinami, wyjaśnia Antonini.

Zyski z odpowiedniego rozmieszczenia turbin znikały jednak w miarę rozrastania się farm. Uczeni wykorzystali więc symulacje meteorologiczne dotyczące prędkości wiatru, by sprawdzić, dlaczego tak się dzieje. W niewielkich farmach przyczyną spadku wydajności turbin są turbulencje wywoływane przez turbiny sąsiednie. Temu zjawisku można zaradzić. Natomiast w dużych instalacjach prędkość wiatru jest obniżana przez zwiększony opór aerodynamiczny w całym regionie.
Co więcej, okazało się, że zaburzenia powodowane przez wielkie farmy wiatrowe mogą rozciągać się na przestrzeni dziesiątków kilometrów, negatywnie wpływając na inne farmy.

Generalnie rzecz biorąc, odpowiednie ustawienie turbin przestawało przynosić korzyści, gdy farma rozciągała się na ponad 30 kilometrów. Jednak, co interesujące, sporo zależało od... szerokości geograficznej. Farmy umieszczone dalej od równika mogły być większe zanim ich wydajność spadała. Było to związane z działaniem siły Coriolisa i jej wpływem na wiatr.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pomalowanie jednej z łopat wirnika turbiny wiatrowej na czarno może znacząco zmniejszyć śmiertelność ptaków wynikającą z kolizji. Wyniki badań norweskiego zespołu ukazały się w piśmie Ecology and Evolution.
      Kolizje ptaków, zwłaszcza drapieżnych, są jednym z głównych problemów środowiskowych związanych z rozwojem energetyki wiatrowej - podkreśla dr Roel May z Norweskiego Instytutu Badania Przyrody.
      W Norwegii w obrębie farmy wiatrowej Smøla ginie rocznie 6-9 bielików. To wywołało sprzeciw i konflikt.
      Farma o powierzchni 18 km2 znajduje się w zachodniej części wyspy Smøla. Działa tu 68 turbin.
      Dr May podkreśla, że jego zespół chciał przetestować, czy środki zaradcze zmniejszą liczbę kolizji ptaków. "Testowano, między innymi, pomalowanie jednej z trzech łopat na czarno. Można by się spodziewać, że ten zabieg ograniczy zjawisko zamazywania ruchu [ang. motion smear] i łopaty staną się bardziej widoczne dla ptaków".
      Zmazywanie ruchu polega na niezdolności rejestrowania przez siatkówkę szybko poruszających się obiektów. Nasila się ono 1) ze wzrostem prędkości i 2) zmniejszaniem odległości od obiektu. Zamazywanie ruchu dotyczy głównie końcowych fragmentów łopat, w przypadku których prędkość liniowa jest największa.
      Jak wyjaśniają naukowcy, eksperymenty laboratoryjne Williama Hodosa z Uniwersytetu Maryland z 2003 r. wykazały, że pomalowanie jednej z łopat wirnika na czarno minimalizuje zamazywanie ruchu.
      Badania przeprowadzone przez Norwegów wykazały, że w przypadku pomalowanych turbin roczny wskaźnik umieralności ptaków był obniżony nawet o ponad 70%, w porównaniu do znajdujących się w pobliżu turbin kontrolnych. Zabieg miał największy wpływ na ograniczenie śmiertelności ptaków drapieżnych.
      Zespół podkreśla, że konieczne są dalsze badania na innych farmach (na razie porównano 4 wiatraki zmodyfikowane i 4 kontrolne). Choć odnotowaliśmy znaczący spadek wskaźnika kolizji, wydajność [zabiegu] może być specyficzna dla stanowiska i gatunku.Obecnie istnieje zainteresowanie testami w Holandii i RPA.
      Autorzy raportu zaznaczają, że pomalowanie łopat wirnika wiatraków z już uruchomionej farmy było drogim zadaniem (wymagało działania podczas wyłączenia urządzeń). Gdyby jednak zabieg przeprowadzić przed budową farmy, koszty można by zminimalizować.
      May dodaje, że dotąd nie sprawdzano, czy inne wzorce na łopatach, np. czerwone końcówki, byłyby równie skuteczne.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Turbiny wiatrowe stały się nowym „drapieżnikiem alfa”. Urządzenia te zabijają jastrzębie, myszołowy i inne drapieżne ptaki znajdujące się na szczycie łańcucha pokarmowego. Przeprowadzone w Indiach badania wykazały, że w okolicach farm wiatrowych liczba ptaków drapieżnych spada o 75%. Ma to katastrofalny wpływ na cały łańcuch pokarmowy, gdyż małe ssaki i gady zmieniają swoje zachowanie w reakcji na brak drapieżników.
      Wyniki najnowszych badań mogą tylko martwić. Pokazują one, że farmy wiatrowe mogą zniszczyć delikatną równowagę w przyrodzie, tym bardziej, że instalacje takie powstają na otwartych przestrzeniach, gdzie przebywają drapieżniki.
      Naukowcy z Indyjskiego Instytutu Nauk badali populacje jaszczurek i ptaków w okolicy trzech farm wiatrowych. Okazało się, że w pobliżu instalacji liczba ptaków drapieżnych zmniejszyła się o 75%. Tam, gdzie były turbiny w ciągu trzech godzin można było zauważyć około 5 drapieżników. W okolicach bez farm wiatrowych odnotowywano około 19 ptaków. Zmniejszenie się liczby drapieżników skutkowało wzrostem populacji jaszczurek. Ponadto u jaszczurek odnotowano zmniejszony poziom hormonu stresu i zauważono zmiany w ich zachowaniu. Na przykład ludzie mogli podejść do jaszczurek znacznie bliżej. W obecności ptaków drapieżnych zwierzęta wcześniej rozpoczynały ucieczkę.
      Profesor Maria Thaker, współautorka badań stwierdziła: Z wielu dotychczasowych badań wiemy, że farmy wiatrowe wpływają na ptaki i nietoperze. Zabijają je i przeszkadzają im się poruszać. My poszliśmy o krok dalej i odkryliśmy, że farmy wpływają też na jaszczurki. Za każdym razem gdy ze środowiska usuniemy lub dodamy doń drapieżnika alfa, dochodzi do nieoczekiwanych zmian w całym ekosystemie. Turbiny wiatrowe działają tak, jak drapieżnik alfa.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gnu potrafią migrować w upale, nie pijąc nawet do 5 dni. Okazuje się, że zawdzięczają to m.in. superwydajnym mięśniom.
      Kiedyś uważano, że gnu zatrzymują się każdego dnia u wodopoju. Gdy okazało się, że to nieprawda, brytyjsko-botswański zespół postanowił sprawdzić, jak antylopy, które wędrując, pokonują niekiedy 1900 km, tego dokonują.
      Naukowcy znieczulili kilka osobników i pobrali próbki mięśni. Później działano na nie prądem, mierząc ilość wydzielanego ciepła. Ustalono, że ok. 62,6% energii zużywanej przez mięśnie przeznaczano na ruch, a tylko 1/3 ulegała stracie w postaci ciepła.
      Autorzy publikacji z pisma Nature podkreślają, że wyższą wydajność osiągnęły tylko żółwie. Większość zwierząt ma o wiele mniej wydajne mięśnie, a średnia wynosi tylko 25%.
      Dzięki superwydajnym mięśniom można pokonywać bez picia dłuższe trasy (mniejsza utrata ciepła oznacza, że do chłodzenia potrzeba mniej wody).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na Morzu Irlandzkim, u wybrzeży wyspy Walney uruchomiono największą na świecie morską farmę wiatrową. Rozciąga się ona na powierzchni 145 kilometrów kwadratowych i ma dostarczać energię do 600 000 gospodarstw domowych. Farma jest wspólną inwestycją duńskiej firmy Orsted (50% udziałów) oraz dwóch duńskich funduszy emerytalnych PFA i PKA (po 25% udziałów).
      Instalacja składa się z 87 turbin dwóch różnych producentów. Czterdzieści z nich to urządzenia MHI Vestas 8MW, a 47 to Siemens Gamesa 7MW.
      Główną zaletą projektu są wielkie wydajne turbiny. Ich zastosowanie pokazuje, jak bardzo zmieniła się energetyka wiatrowa w ciągu ostatnich 5 lat. Wtedy wówczas uruchomiono największą dotychczasową farmę morską, London Array. Nowa farma, mimo iż używa ponaddwukrotnie mniej turbin, ma większą wydajność. Większe turbiny, mniejsza ich liczba i ustawienie ich nieco dalej od wybrzeża nadały kształt temu projektowi, stwierdził Matthew Wrigh, dyrektor brytyjskiego oddziału firmy Orsted.
      U wybrzeży Wielkiej Brytanii zainstalowano dotychczas 36% światowej mocy wszystkich wiatrowych elektrowni morskich. Morska energetyka wiatrowa rozwija się przede wszystkim w Europie. U wybrzeży 11 krajów Starego Kontynentu zainstalowano 15,78 GW, czyli 84% światowej mocy. Pozostałe 16% dostarczają elektrownie zlokalizowane u wybrzeży Chin, Wietnamu, Japonii, Korei Południowej, USA i Tajwanu.
      Największym rynkiem, jak już wspomniano, jest Wielka Brytania z 36% światowej mocy. Na drugim miejscu znajdziemy Niemcy (28,5%), następnie Chiny (15%), a na kolejnych miejscach znajdziemy Danię (6,8%), Holandię (5,9%), Belgię (4,7%) i Szwecję (1,1%).

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...