Результаты, изданные в статье в Журнале Геофизического Исследования: Атмосферы, мог иметь важные последствия для будущего развития прибрежных ветровых электростанций в США, включая оценку того, сколько энергии ветра может быть произведено, какие турбины должны использоваться, сколько турбин должно быть установлено и интервал между каждым.Исследование, во главе с Кристиной Арчер в UD и Брайаном Коллом в Каменном Университете Ручья, проанализировало исторические данные с 2003-2011 в башне Ветра Мыса, расположенной около центра Звука Нантакета недалеко от берегов Март-Винеярд, Массачусетс, и собрало дополнительные данные в том же самом местоположении в 2013-2014.Соавторы на бумаге, названной «На господстве нестабильных атмосферных условий в морском пограничном слое на расстоянии от берега американского северо-восточного побережья», включают преподаватели UD Дана Верон и Фабрис Верон и Метью Сиенкиевич от Каменного Ручья.Главное открытие газеты состоит в том, что атмосферные условия вокруг Ветра Мыса преимущественно бурные, или нестабильные, который находится в разительном контрасте с преобладающими данными европейских прибрежных ветровых электростанций в Балтийском море и Северном море.
Европейские исследования документа берегового ветра, что атмосферные условия там преимущественно нейтральны – значение ни слишком ветреного, ни слишком тихого, но где-нибудь в середине с нестабильными условиями ветра, происходящими только 20 процентов времени.«В отличие от этого, наше исследование нашло, что условия ветра в Ветре Мыса нестабильны между 40 и 80 процентов времени, в зависимости от сезона и времени суток», объясняет Арчер, адъюнкт-профессор в Колледже Земли, Океана и Школы Окружающей среды Морской науки и политики и Отдела Географии и управляющего члена Центра Интеграции Власти без Углерода.
Стабильный, нестабильный и нейтральныйОбъяснение, как ветер может быть стабильным, нестабильным или нейтральный, является хитрым бизнесом, говорит Арчер. Когда атмосфера стабильна, ветры гладкие и последовательные (думайте, когда пилот говорит авиапассажирам расслабляться и наслаждаться поездкой, потому что погода ясна полностью их месту назначения).
Когда атмосфера нестабильна, это подобно турбулентности, испытанной авиапассажирами во время полета – ветер изменчив и заставляет сильные ветры сверху и медленные ветры снизу врезаться друг в друга и смешаться вместе, вызывая ухабистую и непредсказуемую поездку для воздушного потока.Нейтральные условия колеблются в середине со средней суммой турбулентности и изменения скорости ветра.
«Преимущество этих бурных условий состоит в том, что на уровне турбин эти удары снижают сильный ветер от верхней атмосферы, где, как правило, более ветрено. Это означает дополнительную энергию ветра, но та дополнительная мощность прибывает в стоимость: стоимость большего количества напряжения на лезвиях турбины», объясняет Арчер.Эксперт в проектировании прибрежных ветровых электростанций, Арчер говорит, что у результатов может быть значение о том, как разработаны будущие прибрежные ветровые электростанции в регионе.
«Если Вы увеличили турбулентность, Вы собираетесь проектировать различную ферму, особенно относительно турбинного выбора и интервала. И угадайте что?
Даже производственные стандарты ветряного двигателя основаны на предположении о нейтральной стабильности», говорит Арчер.Что-то – специальное продолжение на Северо-востоке?
Никакие измерения не существуют ветра и турбулентности вокруг берегового ветра лезвия ротора турбины в океане в США, потому что до сих пор, ни один не существовал. Первая американская прибрежная ветровая электростанция в настоящее время находится в процессе строительства в Острове Блока, недалеко от берегов Род-Айленда.
Вместо этого этот тип данных был оценен или на основе числовых моделирований или на основе использования доступных данных о бакене, чтобы вывести то, чем условия будут в разгар лезвий ротора ветряного двигателя. Но измерения данных о ветре с 2003-2009 в Башне Ветра Мыса, многоуровневая башня с датчиками поместила приблизительно 65 футов, 131 фут и 196 футов в высоте, показали, что атмосферные условия региона Кейп-Кода вообще нестабильны.
Нейтральные условия только происходят приблизительно 20 процентов времени.В 2013 и 2014, с финансированием из американского Министерства энергетики, исследовательская группа UD-led начала кампанию, они выдумали IMPOWR, Улучшив Моделирование и Предсказание Ресурсов Энергии Берегового ветра, чтобы утвердить результаты башни Ветра Мыса с дополнительными измерениями.
Исследователи IMPOWR управляли самолетом вокруг Ветра Мыса 19 раз более чем два лета, выше и вокруг башни, и измерили ветер, температуру и влажность во время различных погодных условий. Они также установили новый ветер и датчики волны на платформе Ветра Мыса.
Объединенный с данными о бакене из чуть выше поверхности воды и с историческими данными из Ветра Мыса, полевые данные IMPOWR нарисовали удивление и все же последовательную картину ветровых ресурсов области.«Мы получаем то же самое сообщение, смотрим ли мы на турбулентность от полетов или от звуковых анемометров на башне, или считаем ли мы данные о скорости ветра одними.
Морская атмосфера, более вероятно, будет нестабильна, чем нейтральный. Наличие трех отдельных частей доказательств, которые поддерживают то же самое открытие, позволяет нам быть уверенными, что есть что-то специальное продолжение», говорит она.
Направление ветра также играет роль в том, гладкий ли ветер или бурный. Когда ветер надвигается с юго-запада, данные показывают, что ветер имеет тенденцию быть более стабильным и увеличиться в скорости от основания до вершины лезвий ротора. Но когда ветер надвигается с севера, северо-запада или на расстоянии от берега, это, более вероятно, будет нестабильно и иметь относительно однородную скорость через ротор турбины, говорит Арчер.Дальнейшее исследование необходимо, чтобы понять, локализовано ли это явление в области Кейп-Кода вдоль Восточного побережья в целом, или существующее всюду по США, так как другие установки берегового ветра на Восточном побережье запланированы Мэриленд, Нью-Джерси и Массачусетс.
«Важно гарантировать, что наука не недооценивает возможные ветровые ресурсы», говорит Арчер. «Теперь, когда мы знаем то, что происходит на Кейп-Коде, у нас есть больше работы, чтобы сделать, чтобы определить, существует ли это где-нибудь еще или уникально ли это для этого региона».