Энергия ветра: прогноз погоды

Энергия, вырабатываемая ветряными фермами, давно стала реальностью. Однако перед учеными стоит еще масса вопросов. Один из них - это сомнительное качество прогнозов погоды. Практически каждый среднестатистический человек замечал эту проблему, но при этом мало кто испытывал сложности в связи с ней. А вот энергетикам подобные ошибки синоптиков могут стоить очень дорого. Потому разработка и создание метеорологического оборудования, которое может существенно увеличить эффективность работы ветряных ферм, является одной из основных задач.

Несмотря на способность современного метеорологического оборудования предсказывать вероятность наступления ветреной погоды, оно не в силах точно определить силу и скорость будущего ветра. А между тем чрезмерное вращение ветряных турбин во время бури может спровоцировать перенапряжение энергосистемы. Усовершенствование инструментов прогнозирования способно эффективно решить эту проблему.

Исследователи отдела Тихоокеанской Северо-западной Энергетической Национальной Лаборатории Берг и Роб Ньюсом считают, для качественного прогнозирования силы и скорости будущего ветра измерения следует производить на высоте около 105 метров – средняя высота размещения турбин – в то время как обычно подобные измерения производятся на значительно меньшей высоте – около 9 метров. Только представьте эту разницу!!

Кроме этого, по мнению исследователей, в усовершенствовании использования энергии ветра им должны помочь несколько сложных метеорологических инструментов.

Одним из ключевых средств является NEXRAD – радарная метеостанция. Она излучает короткие импульсы радиоволн, которые возвращаются обратно после того, как ударяются об капли воды или другие частицы, присутствующие в воздухе. Затем компьютеры анализируют вернувшиеся обратно сигналы для определения изменений поведения ветра вблизи радара и ветряной фермы.

Также используется оборудование, специально предназначенное для измерения скорости и направления ветра: радарный профайлер ветра. Как и NEXRAD, профайлер посылает радиоволны, которые возвращаются обратно, когда фиксируют изменения влажности или температуры воздуха. Но в то время как NEXRAD сканирует все при помощи единственного вращающегося радарного луча, профайлер отправляет три радиолокационных пучка.

Другим используемым инструментом является доплеровский содар (иногда его также называют акустическим радаром), который использует звук вместо радиоволн. Высокочастотные сигналы, посылаемые с регулярной последовательностью, отражаются при изменениях влажности и температуры воздуха. Такая информация поможет исследователям определять характеристики ветра на более низких высотах, чем это может позволить профайлер.

И, наконец, исследователи планируют установить ультразвуковые анемометры. Каждый анемометр оснащен шестью крошечными микрофонами и таймером, который предназначен для перемещения звуковых импульсов от одного микрофона к другому. Помимо измерения скорости, анемометр также помогает определить направление ветра.

Польза и преимущества разработки

В совокупности все это оборудование позволит исследователям получить более полное представление о том, как поведение ветра влияет на работу ветряных турбин.

Более того, знание о силе и скорости будущих порывов ветра позволит энергетическим операторам заблаговременно предпринимать адекватные меры по защите энергосистемы от перенапряжения. Кроме этого, с введением в действие новых метеорологических инструментов станет возможным более рациональный выбор местоположения ветряных ферм с учетом максимально точных данных о ветровом режиме в той или иной местности.

На сегодняшний день уже два промышленных партнера сотрудничают с Бергом и Робом в исследовании: компании 3TIER (Сиэтл, штат Вашингтон) и WindLogics (Санкт-Пол, штат Миннесота) помогли ученым в определении и оценке потенциальных мест для ветряных ферм. Они выступили в качестве консультантов и внесли свой вклад в выяснение того, какие данные будут наиболее полезны при изучении местоположения.

Тестирование разработок в реальных условиях началось в декабре 2010 года и будет продолжаться в течение около девяти месяцев. Это исследование финансируется Управлением Министерства энергетики США по энергоэффективности и альтернативным источникам энергии.