Turbiny wiatrowe dostarczają najwięcej energii elektrycznej w miejscach, gdzie wiatr jest najsilniejszy i najbardziej stabilny. Na uzysk energii elektrycznej na farmie wiatrowej ma również wpływ ukształtowanie terenu i wzajemne położenie turbin.
Według nowej analizy wiatrochrony – na przykład w formie żywopłotów lub szpalerów drzew – mogą zwiększyć wydajność turbin wiatrowych nawet o dziesięć procent. Ten, na pierwszy rzut oka sprzeczny rezultat został uzyskany przez holenderskich naukowców dzięki kompleksowej symulacji prądów wiatrowych. Swoje wyniki opublikowali oni w czasopiśmie „Physical Review Fluids”.
„Nasze symulacje pokazują, że duże farmy wiatrowe mogą czerpać korzyści z zainstalowanych wiatrochronów” – mówi Richard Stevens z University of Twente w Enschede.
Powodem tego jest przyspieszenie przepływu powyżej przegrody. Aby uzyskać ten zaskakujący wynik, Stevens i jego kolega Luoqin Liu zaprojektowali wirtualną farmę wiatrową z 36 turbinami ułożonymi w sześciu rzędach po cztery turbiny w każdym. Symulacja pozwoliła na obliczenie prądów wiatru w całej strefie z zamontowanymi dodatkowymi wiatrochronami i bez nich.
Obliczenia wykazały, że wiatrochrony mogą mieć pozytywny wpływ na uzysk energii elektrycznej. Wymagałoby to jednak wzniesienia przed każdą turbiną wiatrową żywopłotów lub wałów ziemnych o wysokości równej jednej dziesiątej wysokości piasty turbiny wiatrowej i szerokości pięć razy większej niż jej wysokość. Zatem dla turbiny wiatrowej o wysokości 100 metrów idealny byłby dziesięciometrowy wiatrochron o szerokości 50 metrów. Obliczony uzysk energii elektrycznej całej farmy wiatrowej wzrósł o dziesięć procent w porównaniu z farmą bez jakichkolwiek wiatrochronów.
Natomiast w przypadku pojedynczych turbin wiatrowych już wcześniejsze badania wykazały, że zastosowanie wiatrochronu na wysokości wirnika zwiększa prędkość wiatru, a tym samym również zwiększa uzysk energii elektrycznej. W przypadku całej farmy wiatrowej początkowo podejrzewano, że takie działania powinny mieć szkodliwy wpływ, ale symulacja pokazuje, że jest dokładnie odwrotnie.
Ponieważ dziesięć procent oznaczałoby stosunkowo duży wzrost wydajności, badanie to mogłoby przyciągnąć dużo uwagi i zostać poprzedzone dalszymi obliczeniami i symulacjami przez inne grupy badawcze. W rzeczywistości prowadzone są intensywne badania nad prądami wiatrowymi w farmach wiatrowych i wokół nich. Zarówno pomiary, jak i symulacje wykazały już, że strona zewnętrzna turbin w pierwszych rzędach farmy wiatrowej znacząco wpływa na wydajność elektryczną turbin wiatrowych znajdujących się za nimi. Te efekty zacienienia mogą mieć wpływ nawet na duże odległości, do 50 kilometrów, na przykład pomiędzy różnymi sąsiadującymi farmami wiatrowymi.
Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Brunszwiku przeprowadzają obecnie pomiary przed i za morskimi farmami wiatrowymi w ramach projektu X-Wakes w celu dokładniejszego określenia pól przepływu na dużych obszarach. Na otwartym morzu nie można jednak sadzić żywopłotów i budować wiatrochronów zwiększających wydajność.
W tym przypadku można by jednak zwiększyć uzysk energii elektrycznej poprzez optymalne rozmieszczenie poszczególnych turbin wiatrowych względem siebie, co odbiega od obecnego przeważnie symetrycznego układu.
expedit
