В Журнал по возобновляемой и устойчивой энергетике, опубликованный AIP Publishing, исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США (NREL) иллюстрируют, как управление по следу может увеличить производство энергии для большой выборки коммерческих наземных ветроэлектростанций США.

В то время как некоторые установки показали меньший потенциал для управления кильватерным движением из-за неблагоприятных метеорологических условий или компоновки турбин, несколько ветроэлектростанций были идеальными кандидатами, которые могли бы извлечь большую пользу из управления кильватерным движением.

В целом, для набора исследованных ветроустановок был получен прогнозируемый среднегодовой прирост производства в размере 0,8%. Кроме того, исследователи обнаружили, что на ветряных установках, использующих кильватерное рулевое управление, ветряные турбины могут быть расположены более близко друг к другу, увеличивая количество энергии, производимой в данной области, почти на 70% при сохранении той же стоимости производства энергии.

"Мы были удивлены, увидев, что по-прежнему существует большая вариабельность в потенциальном повышении энергии за счет управления в кильватерном следе, даже после учета потерь в кильватерном следе различных ветряных установок", - сказал автор Дэвид Бенсасон.

Точно так же, как зонтики могут отбрасывать тень, ветряные турбины создают область более медленного и турбулентного воздушного потока ниже по потоку от их ротора, которая известна как кильватерный след. Когда эти выбросы поступают в другую турбину, они снижают ее производственную мощность.

Стратегия управления кильватерным потоком "отводит" эти кильватерные потоки от турбин, компенсируя угол между торцом ротора и направлением набегающего ветра. Этот метод приносит в жертву энергоэффективность нескольких турбин, чтобы повысить производительность ветроэлектростанции в целом. Управление в режиме бодрствования может увеличить выработку энергии только в том случае, если для запуска имеются потери в режиме бодрствования. Следовательно, преимущества управления следом, как правило, возрастают для ветроустановок с более высокими потерями в следе.

Исследование является одним из первых, в котором используется гибридная модель следа Гаусса-Керла, разработанная NREL. Эта модель предсказывает поведение следа на ветряной установке более точно, чем предыдущие модели, и фиксирует эффекты, которые более заметны на крупномасштабных установках. Исследователи также объединили несколько общедоступных баз данных и инструментов, которые в совокупности делают возможным исследование потенциала управления следом для большой выборки ветряных электростанций США.

"Мы надеемся, что это исследование, которое выявило потенциал управления по следу для большой выборки существующих коммерческих ветряных электростанций в США, побудит владельцев ветряных электростанций внедрить управление по следу на своих ветряных установках, чтобы увеличить производство энергии и внести свой вклад в превращение энергии ветра в широко распространенный доступный источник чистой энергии", - сказал ко- автор Эрик Симли.