SAMSUNG_092022 Advertisement SAMSUNG_092022 Advertisement SAMSUNG_092022 Advertisement

Našli spôsob ako zvýšiť výkon veterných fariem iba aktualizáciou softvéru

Technológie
0

Prakticky všetky veterné turbíny, ktoré vyrábajú viac ako 5 percent svetovej elektriny, sú riadené ako samostatné jednotky. Pritom veľká väčšina je súčasťou väčších inštalácií veterných fariem zahŕňajúcich desiatky alebo dokonca stovky turbín, ktoré sa môžu vzájomne ovplyvňovať. Inžinieri z MIT a ďalších inštitúcií zistili, že bez potreby akýchkoľvek nových investícií do vybavenia možno zvýšiť energetický výstup takýchto inštalácií veterných fariem modelovaním prúdenia vetra v celej zostave turbín a optimalizáciou riadenia jednotlivých jednotiek.

 Zvýšenie energetického výkonu danej inštalácie sa môže zdať malé – iba asi 1,2 percenta až 3 percentá pri optimálnej rýchlosti vetra. Algoritmus však môže byť nasadený na akejkoľvek veternej farme, ktorých počet rýchlo rastie. Keby sa toto zvýšenie energie o 1,2 percenta aplikovalo na všetky existujúce veterné farmy na svete, rovnalo by sa to pridaniu viac ako 3600 nových veterných turbín, čo by stačilo na napájanie asi 3 miliónov domácností.

Celkový zisk pre výrobcov elektriny by predstavoval takmer miliardu dolárov ročne, hovoria vedci. A to všetko v podstate bez nákladov. Turbíny vo veterných elektrárňach zámerne sú rozmiestnené blízko seba, aby sa lepšie využila pôda a infraštruktúra. Táto blízkosť znamená, že turbíny sú často silne ovplyvnené turbulentnými brázdami produkovanými inými turbínami, ktoré sú od nich proti vetru. 

SWAN_TITULKA_0722

„Z hľadiska fyziky prúdenia je umiestnenie veterných turbín blízko seba vo veterných farmách často tá najhoršia vec, ​​ktorú môžete urobiť,“ hovorí Michael F. Howland, spoluautor štúdie uverejnenej v časopise Nature Energy. „Ideálnym prístupom k maximalizácii celkovej výroby energie by bolo umiestniť ich čo najďalej od seba,“ ale to by zvýšilo súvisiace náklady. Preto Howland a jeho spolupracovníci vyvinuli nový model prúdenia, ktorý predpovedá výrobu energie každej turbíny na farme v závislosti od dopadajúceho vetra a stratégie riadenia každej turbíny.

Hoci je model založený na fyzike prúdenia, opiera sa o prevádzkové údaje veternej farmy, aby sa znížila chyba predpovede a neistota. Bez toho, aby sa čokoľvek zmenilo na fyzickom umiestnení turbín a hardvérových systémoch existujúcich veterných fariem, použili vedci fyzikálne modelovanie založené na dátach o prúdení vo veternej farme a výslednú produkciu energie každej turbíny pri rôznych veterných podmienkach na nájdenie optimálnej orientácie každej turbíny v danom okamihu. To im umožňuje maximalizovať výkon celej farmy, nielen jednotlivých turbín.

V súčasnosti každá turbína neustále sníma smer a rýchlosť vetra a pomocou svojho interného riadiaceho softvéru upravuje uhol natočenia (vertikálnu os) tak, aby sa čo najviac prispôsobila vetru. V novom systéme však tím napríklad zistil, že pootočením jednej turbíny len mierne oproti jej vlastnej polohe maximálneho výkonu (hoci len o 20 stupňov) výsledné zvýšenie výkonu jednej alebo viacerých nasledujúcich jednotiek v smere vetra viac než vykompenzuje mierne zníženie výkonu prvej jednotky.

Použitím centralizovaného riadiaceho systému, ktorý zohľadňuje všetky tieto interakcie, sa výkon súboru turbín v niektorých podmienkach zvýšil až o 32 %. V niekoľkomesačnom experimente v reálnej veternej farme v Indii dosiahol systém v priemere za celé testovacie obdobie 1,2-percentný nárast výroby energie pri všetkých rýchlostiach vetra a 3-percentný nárast pri rýchlostiach medzi 6 a 8 metrami za sekundu.

Zdroj: news.mit.edu.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať