如何建设更好的风电场

2021-07-09 16:14:45
导读 位置、位置、位置——根据卡内基的 Enrico Antonini 和 Ken Caldeira在《美国国家科学院院刊》上发表的新研究,在风力涡轮机的位置方

位置、位置、位置——根据卡内基的 Enrico Antonini 和 Ken Caldeira在《美国国家科学院院刊》上发表的新研究,在风力涡轮机的位置方面,古老的房地产格言适用。

涡轮机在转动时将风的动能转化为电能。然而,安装涡轮机的行为会影响我们利用风能的能力。当涡轮机与风接触时,它会影响它。一台涡轮机从风中提取能量会影响其邻居这样做的能力。

“风作为一种能源永远不会‘枯竭’,但我们收获它的能力也不是无限可扩展的,”安东尼尼解释道。“当风力涡轮机成群结队时,它们的性能会降低,并且它们提取能量的速度也会降低。”

Antonini 和 Caldeira 着手确定风电场在其每单位土地的发电能力达到能量补充极限之前可以有多大,以及有多少“风影”大型风电场会产生负面影响在任何相邻的顺风装置上。

“随着我们远离化石燃料,一些情景预测,到 2050 年,风电场可能提供多达三分之一的全球能源,”卡尔代拉说。“因此,我们必须了解涡轮机布置与最大能量提取之间的关系。”

在风电场提取部分动能后,风需要一段时间才能恢复正常强度。Antonini 和 Caldeira 说,遇到风力涡轮机后风能恢复的速度与风电场的纬度和地球的自转有关。先前对风力发电的研究已经注意到大型风电场背后的尾流,因此 Antonini 和 Caldeira 对这些尾流大小的基本控制形成了理论理解。

大型风电场尾流的大小与上覆风速以及地球大气压力差补充涡轮机提取的能量所需的时间有关。Antonini 和 Caldeira 的工作表明,在不同条件下确定风电场的规模和位置时,应考虑这些因素。

例如,他们发现,与风力较弱地区的涡轮机相比,大风地区的涡轮机更容易受到上游邻居的影响。此外,靠近赤道的风电场比靠近两极的风电场更容易受到上游风电场风影的负面影响。

“风能是大量无碳排放能源的潜在来源,”卡尔代拉说。“但为了充分利用这种资源,我们需要考虑其他风电场可能如何影响我们,以及我们可能如何影响其他风电场。”

作者提出的一个想法是,在某些地方,建造多个小型风电场并在它们之间留有用于风能回收的空间,这可能是比建造一个大型风电场更有效的策略,尽管需要更多的研究。

“我们希望这项工作将使风力涡轮机装置的建造者和管理者能够设计出最大风力发电的最佳方案,”安东尼尼说。

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