Учёные придумали способ, как повысить энергоотдачу существующих ветряных ферм

Моделирование и испытания показали, что практически любая ветряная ферма может увеличить свою энергоотдачу в том случае, если управлять каждой отдельно взятой турбиной как составной частью всего массива, а не как отдельно стоящим объектом. Технологию предложили учёные Массачусетского технологического института и готовы транслировать её для любых действующих и будущих проектов ветряных ферм.

Источник изображения: MIT/Victor Leshyk

Сегодня в мире ветряные турбины производят около 5 % электрической энергии. Подавляющее большинство из них являются частью больших ветряных электростанций, включающих десятки или даже сотни турбин, воздушные турбулентности от работы которых могут влиять друг на друга. Очевидно, что если учитывать взаимное влияние турбин, то совокупная работа всего поля ветряных генераторов может быть оптимизирована, изучением чего занялись специалисты MIT вместе с коллегами из других институтов.

Забегая вперёд, отметим, что оптимизация по совокупности влияния ветряных турбин на выработку подветренных установок позволяет увеличить генерацию каждой турбины на 1,2 % при любой силе ветра и на 3 % при оптимальной силе ветра (от 6 до 8 м/с). С учетом всех установленных в мире ветряных турбин это даёт ощутимый результат в виде дополнительной и практически бесплатной генерации электричества в объёме 31 ТВт·ч в год или $950 млн дополнительного дохода операторам, что эквивалентно установке 3600 новых ветряных турбин.

Управление каждой турбиной в интересах всего массива позволит решить ещё одну проблему — значительно сократить площади, выделяемых под ветряные фермы. В идеальном случае ветряные генераторы необходимо располагать как можно дальше друг от друга, чтобы исключить взаимное влияние на лопасти турбулентных потоков воздуха. Стратегия управления углом поворота каждой турбины даже до невыгодных для неё значений с учётом всех подветренных турбин и всего парка позволяет располагать ветряные генераторы очень и очень плотно, что экономит площадь и снижает сопутствующие расходы.

Исследователи проверили свою стратегию на частном ветряном парке в Индии. Математические расчёты полностью себя оправдали. Учёные уверены, что предложенная ими модель может оптимизировать энергоотдачу любой действующей или будущей ветряной фермы. У каждой фермы будет своя эффективность при оптимизации, которая зависит от множества факторов, но в среднем каждая из них сможет работать на 1,2–3 % лучше.