Исследование "Возникновение низкоуровневых струй над Восточной прибрежной зоной США на высотах, имеющих отношение к энергии ветра", опубликованное в журнале Энергии. Исследование показывает, что струйные потоки действительно возникают достаточно низко, чтобы достигать плоскостей ротора ветряных турбин на планируемых ветряных электростанциях в море от Восточного побережья США, по словам соавтора Джини Эйрд, докторанта Лаборатории ветроэнергетики Бартелми в Корнелле.

Низкоуровневые струи - быстро движущиеся потоки воздуха в нижних 2 километрах атмосферы - могут иметь свои плюсы и минусы для ветряных турбин. Они обычно приводят к увеличению скорости ветра, что может улучшить характеристики турбины, такие как выходная мощность, но они также могут увеличить нагрузки на лопатки турбины и башни при более высоком сдвиге ветра и турбулентности. Понимание их возникновения важно для планирования долговечности ветряных турбин и выработки электроэнергии.

Aird проанализировала результаты двухлетнего моделирования на основе модели Weather Research and Forecasting (WRF), предоставленной Сарой С. Прайор, профессором кафедры наук о Земле и атмосфере в Корнелле. Она обнаружила, что низкоуровневые струи чаще возникают в зонах аренды оффшорной ветроэнергетики к югу от Массачусетса, чем в Нью-Йоркском заливе (простирающемся примерно от прибрежного Нью-Джерси до восточного Лонг-Айленда) и далее на юг.

"Наше исследование специально сосредоточено на низкоуровневых струях, которые возникают с максимумами примерно на высоте 500 метров или ниже, - сказал Эйрд, - поскольку на более низких высотах они с большей вероятностью взаимодействуют с ветряными турбинами".

Aird обнаружила, что низкоуровневые струи могут возникать примерно на высоте 150 метров над уровнем моря, что означает, что они, вероятно, будут взаимодействовать с морскими ветряными турбинами, запланированными для Восточного побережья США. Например, турбины, выбранные для ветроэлектростанции Vineyard у побережья Массачусетса, имеют высоту ступицы 140 метров.

"Наш анализ предоставляет карты возникновения низкоуровневых струй, показывающие, что эти явления происходят до 12% времени в конце весны и начале лета, когда наблюдаются сильные горизонтальные градиенты температуры", - сказал Эйрд. "Мы надеемся, что это исследование поможет разработчикам морских ветроэлектростанций, и мы работаем над разработкой метода прогнозирования возникновения низкоуровневых струй".

До этого исследования существовала неопределенность относительно того, как часто низкоуровневые струи будут возникать в этом районе, или их скорости и высоты, из-за относительного отсутствия измерений климатологии ветра для Восточного побережья. Это исследование уникально тем, что команда использовала двухлетние данные WRF с высоким разрешением в широкой географической области, охватывающие 13 из 16 запланированных морских зон аренды для анализа низкоуровневых реактивных самолетов.

Эйрд был соавтором статьи с Прайором, Ребеккой Бартелми, профессором Школы механики и аэрокосмической инженерии Сибли, и постдокторским исследователем Тристаном Шепардом.

Исследование финансировалось Министерством энергетики США, Национальным научным фондом и Управлением энергетических исследований и разработок штата Нью-Йорк через Национальный консорциум исследований и разработок в области морской ветроэнергетики.