Ανανεώσιμες Πηγές

Ανανεώσιμη Ενέργεια

Συγκεντρώθηκαν περιεκτικές πληροφορίες για τους ανέμους για την βελτίωσή της.

Μετεωρολογικά εργαλεία που συνήθως χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση καταιγίδων μπορούν να βοηθήσουν τους φορείς εκμετάλλευσης δικτύων ενέργειας ώστε να γνωρίζουν πότε να αναμένουν ανέμους που θα προκαλέσουν περιστροφή των ανεμογεννητριών, καθώς και να βοηθήσουν στην αποφυγή της ξαφνικής πίεσης που θα μπορούσαν να ασκήσουν οι τουρμπίνες στο ηλεκτρικό δίκτυο.

«Ξέρουμε πως ο άνεμος θα φυσήξει, όμως η πραγματική πρόκληση είναι να ξέρουμε πότε και πόσο δυνατά,» είπε ο επιστήμονας ατμόσφαιρας Larry Berg. «Αυτό το έργο έχει μια ενδιαφέρουσα προσέγγιση –την προσαρμογή μιας καθιερωμένης τεχνολογίας σε καινούρια χρήση- ώστε να βρει έναν αξιόπιστο τρόπο για να μετρήσει τους ανέμους και να βελτιώσει την πρόβλεψη της ισχύς των ανέμων».

Ο Berg και ο Rob Newsom, και οι δύο ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήρι Βορειοδυτικού Ειρηνικού του Υπουργείου Ενέργειας, χρησιμοποιούν μια ποικιλία μετεωρολογικών εργαλείων για να μετρήσουν ανέμους που βρίσκονται πολύ ψηλά στον αέρα –περίπου 500 μέτρα, το μέσο ύψος των τουρμπίνων- και να έχουν μια καλύτερη ανάλυση του πως συμπεριφέρονται οι άνεμοι εκεί ψηλά.

Οι μετρήσεις των ανέμων γίνονται συνήθως πολύ πιο χαμηλά –περίπου στα 60 μέτρα ύψος- για την παρακολούθηση του καιρού κυρίως. Οι εταιρίες αιολικής ενέργειας μετράνε τους ανέμους πιο ψηλά, όμως οι πληροφορίες τους κρατιούνται συνήθως ιδιόκτητες. Οι πληροφορίες του Εργαστηρίου θα είναι διαθέσιμες για όλους στο Διαδίκτυο.

Τα ευρήματα της έρευνας θα παράσχουν επίσης πιο ακριβείς προβλέψεις ανέμων λόγω της τοποθεσίας τους –ένα αιολικό πάρκο. Ο εξοπλισμός ανεγείρεται πάνω και κοντά σε έναν πύργο ραδιοφώνου, κοντά στο Κέντρο Αιολικής Ενέργειας Stateline, που φτάνει τα 300MW, ένα έργο αιολικής ενέργειας που διεξάγεται κατά μήκος του ανατολικού συνόρου μεταξύ της Ουάσινγκτον και του Όρεγκον. Οποιαδήποτε εταιρία αιολικής ενέργειας θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει τα ευρήματα της έρευνας ώστε να βελτιώσει τον τρόπο με τον οποίο επιλέγονται οι τοποθεσίες για αιολικά πάρκα και πώς αυτά τα πάρκα λειτουργούν.

Ο εξοπλισμός ξεκίνησε την συλλογή μετρήσεων το Νοέμβρη. Ο Berg και ο Newsom θα συνεχίσουν την συγκέντρωση μετρήσεων για περίπου εννέα μήνες, ή ακόμα και κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Αυτή η περίοδος θα επιτρέψει στους ερευνητές να καταλήξουν σε μια πιο ολοκληρωμένη και ακριβή εικόνα του πως συμπεριφέρονται οι άνεμοι στο ύψος των ανεμογεννητριών. Η περίοδος αυτή αντιπροσωπεύει τους μήνες με τους περισσότερους ανέμους για αυτήν την περιοχή.

«Ο στόχος είναι να βοηθηθούν όλοι –όχι μόνο μια ομάδα- στην κατανόηση της συμπεριφοράς των ανέμων και τελικά να βελτιωθεί η χρήση τους ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας,» είπε o Newsom.

Ενδιαφέροντα εργαλεία

Όμως πρώτα οι ερευνητές πρέπει να καταγράψουν την συμπεριφορά των ανέμων. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιούν μια σειρά από εξελιγμένα μετεωρολογικά εργαλεία.

Ένα βασικό όργανο είναι ο μετεωρολογικός σταθμός ραντάρ Doppler NEXRAD της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας, στο Pendleton του Όρεγκον, περίπου 19 μίλια νότια από το Stateline. Ο σταθμός παράγει σύντομους παλμούς από ραδιοκύματα τα οποία αντανακλώνται όταν συναντούν σταγόνες νερού ή άλλα μόρια στον αέρα. Ένα εθνικό δίκτυο από τέτοιους σταθμούς χρησιμοποιείται συχνά από τηλεοπτικούς μετεωρολόγους για να δείξουν τα σύννεφα και τις βροχοπτώσεις σε οικείους, πολύχρωμους ψηφιακούς χάρτες. Για αυτήν την έρευνα, οι υπολογιστές θα αναλύσουν τα σήματα που θα επιστρέψουν για να καθορίσουν τον τρόπο με τον οποίο ποικίλουν οι άνεμοι στην περιοχή γύρω από το ραντάρ, συμπεριλαμβανομένου και του αιολικού πάρκου.

Η ομάδα τοποθετεί επίσης εξοπλισμό σχεδιασμένο συγκεκριμένα για να μετρήσει την ταχύτητα και την κατεύθυνση των ανέμων: ένα ραντάρ-ανιχνευτή ανέμων. Όπως το NEXRAD, ο ανιχνευτής στέλνει ραδιοκύματα τα οποία επιστρέφουν όταν συναντούν διαφορές στην υγρασία ή στην θερμοκρασία. Όμως, ενώ το NEXRAD σαρώνει ολόκληρο τον ουρανό μόνο με την μία περιστρεφόμενη ακτίνα ραντάρ του, ο ανιχνευτής στέλνει τρεις διαφορετικές ακτίνες ραντάρ στον ουρανό. Ο ανιχνευτής που χρησιμοποιείται είναι μέρος του Κέντρου Κλιματικής Έρευνας και Μετρήσεων Ατμοσφαιρικής Ακτινοβολίας.

Ένα άλλο εργαλείο που χρησιμοποιούν είναι το Doppler σόναρ-ραντάρ, το οποίο χρησιμοποιεί ήχο αντί για ραδιοκύματα. Μια τακτική ακολουθία υψηλών τόνων στέλνεται στον ουρανό και, όπως το ραντάρ, θα επιστρέψει εάν συναντήσει διαφορές στην υγρασία και την θερμοκρασία. Αυτές οι πληροφορίες θα βοηθήσουν τους ερευνητές να μετρήσουν τους ανέμους που βρίσκονται σε χαμηλότερα ύψη στον ουρανό από αυτά στα οποία μπορεί να μετρήσει τους ανέμους ο ανιχνευτής.

Τέλος, οι ερευνητές θα τοποθετήσουν υπερηχητικά ανεμόμετρα στον ραδιοφωνικό πύργο. Το ανεμόμετρο κρατάει έξι μικροσκοπικά μικρόφωνα, και μετράει τον χρόνο που χρειάζονται οι ηχητικοί παλμοί για να ταξιδέψουν από το ένα μικρόφωνο στο άλλο. Πέρα από την μέτρηση της ταχύτητας, το ανεμόμετρο βοηθάει και στον καθορισμό της κατεύθυνσης των ανέμων. Σε συνδυασμό, όλος αυτός ο εξοπλισμός θα βοηθήσει τους ερευνητές να έχουν μια πιο περιεκτική κατανόηση του πως συμπεριφέρονται οι άνεμοι στο ύψος των ανεμογεννητριών ενός αιολικού πάρκου.

Βελτιώνοντας την ανανεώσιμη ενέργεια

Τα δεδομένα που θα συλλέξει αυτή η έρευνα θα χρησιμοποιηθούν στην αξιολόγηση της επίδοσης των υπολογιστικών μοντέλων ατμόσφαιρας κοντά στο αιολικό πάρκο που θα τα λειτουργεί. Αυτά τα υπολογιστικά μοντέλα χρησιμοποιούνται συνήθως για καιρικά δελτία που αφορούν την κατάσταση των ανέμων ώρες, ή ακόμα και μέρες στο μέλλον. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να ενισχύσουν τα αιολικά πάρκα, ώστε να λειτουργούν πιο αποδοτικά και τους επιτρέπουν να ενσωματώσουν καλύτερα την δύναμη που παράγουν στο ηλεκτρικό δίκτυο. Αυτά τα μοντέλα είναι γνωστά για τα μεγάλα λάθη που κάνουν συνήθως στην πρόβλεψη της σοβαρότητας και της συχνότητας των ισχυρών ανέμων, συμπεριλαμβανομένων των ρίπων κατά τη διάρκεια καταιγίδων, καθώς καιρικά μέτωπα περνάνε από μια περιοχή. Ακόμα και σχετικά μικρά λάθη στις προβλέψεις ταχύτητας των ανέμων μπορούν να οδηγήσουν σε μεγάλα λάθη στην πρόβλεψη της ηλεκτρικής ενέργειας που θα παραχθεί από τα αιολικά πάρκα.

Όταν συμβεί αυτό, οι χειριστές του δικτύου πρέπει να διοχετεύσουν την εισροή ενέργειας, συχνά με εκτροπή ή με απενεργοποίηση άλλων πηγών ενέργειας. Στον Βορειοδυτικό Ειρηνικό, αυτό μπορεί να σημαίνει την ρήψη ποταμίσιου νερού πάνω από υδροηλεκτρικά φράγματα αντί της αποστολής του νερού μέσα από τις τουρμπίνες του φράγματος που παράγουν ενέργεια. Μερικές φορές αυτές οι εκτροπές χρειάζονται να γίνουν χωρίς καθόλου προειδοποίηση, όταν το δίκτυο κατακλύζεται από αναπάντεχα ανεμώδη καιρό. Αν τέτοιες ριπές μπορούν να προβλεφθούν με αξιοπιστία, οι χειριστές ενέργειας μπορούν να ετοιμάσουν ικανοποιητικά σχέδια αρκετά νωρίτερα. Και όταν ο άνεμος αναπάντεχα πάψει να φυσάει, το δίκτυο μπορεί να βρεθεί σε επείγουσα ανάγκη για ενέργεια.

Οι εταιρίες αιολικής ενέργειας μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν τις βελτιωμένες προβλέψεις για να επιλέξουν με περισσότερη προσοχή τις τοποθεσίες όπου θα φτιάχνουν τα αιολικά τους πάρκα. Αυτές οι εταιρίες επενδύουν σε μεγάλο βαθμό στην κατανόηση των χαρακτηριστικών των ανέμων που βρίσκονται στις τοποθεσίες τους πριν την πλήρη εγκατάστασή τους, όμως η πρόβλεψη ανέμων στο επίπεδο των τουρμπινών παραμένει ένας εξελισσόμενος τομέας.

Ως αποτέλεσμα, δύο βιομηχανικοί εταίροι συνεργάζονται με τον Newsom και τον Berg στην έρευνά τους. Η 3TIER από το Σηάτλ και η WindLogics από το St. Paul της Μινεσότα, βοηθούν τους προγραμματιστές ενέργειας να αναγνωρίζουν και να αξιολογούν πιθανές τοποθεσίες για αιολικά πάρκα. Λειτουργούν ως σύμβουλοι και έχουν παράσχει προτάσεις σχετικά με τον τύπο των πληρ

Tags

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Close