Исследование, которое проводилось в сотрудничестве с Национальным Центром Атмосферного Исследования в Булдере, Колорадо и Национальной Лаборатории Возобновляемой энергии американского Министерства энергетики Золотого цвета, Колорадо, подчеркивает ограничения текущего турбинного дизайна и могло дать представление для производителей и инженеров, надеющихся строить больше эластичных ураганом турбин в будущем.Энергетическое развитие берегового ветра в США росло в последние годы с проектами или на рассмотрении или уже в стадии реализации в большинстве Атлантических прибрежных государств от Мэна до Северной и Южной Каролины, а также Западном побережье и Великих озерах. Первая прибрежная ветровая электростанция сервисного масштаба страны, состоя из пяти турбин, начала коммерческую операцию в декабре 2016 недалеко от берегов Род-Айленда.Турбинными нормами проектирования управляет Международная электротехническая комиссия (IEC).
Для офшорных турбин не существуют никакие определенные рекомендации для ветров ураганной силы. Офшорные турбины могут быть построены более крупные, чем наземные турбины, однако, вследствие способности производителя транспортировать большие формируемые компоненты, такие как лезвия на грузовом судне, а не по земле по железной дороге или грузовику.Для исследования МЕДЬ исследователи Boulder намереваются проверять пределы существующих норм проектирования. Из-за отсутствия наблюдательных данных через высоту ветряного двигателя, они вместо этого использовали моделирования большого вихря, чтобы создать сильный ураган с компьютером.
«Мы хотели понять худший вариант для турбин берегового ветра, и для ураганов, это – Категория 5», сказала Рошель Уорсноп, исследователь выпускника в Отделе Валуна МЕДИ Атмосферных и Океанских Наук (ATOC) и ведущего автора исследования.Эти исключительно моделирования с высоким разрешением показали, что под Категорией 5 условий, средние скорости ветра около eyewall шторма достигли 90 метров в секунду, хорошо сверх порога на 50 метров в секунду, установленного текущими стандартами.«Скорости ветра этой величины наблюдались во время ураганов прежде, но только в нескольких случаях и этих наблюдениях часто подвергаются сомнению из-за опасных условий и ограничений инструментов», сказали Джордж Брайан NCAR и соавтор исследования. «При помощи моделирований большого вихря мы в состоянии показать, как такие ветры могут развиваться и где они происходят в ураганах».Кроме того, текущие стандарты не составляют перемену направления, меру изменения в направлении ветра через вертикальный промежуток.
В моделировании, направлении ветра, измененном целых 55 градусами между наконечником ротора и его центром, создавая потенциально опасное напряжение на лезвие.Результаты могли использоваться, чтобы помочь разработчикам ветровой электростанции улучшить нормы проектирования, а также помочь заинтересованным сторонам сделать обоснованные решения о затратах, преимуществах и рисках помещающих турбин в склонных к урагану областях.
«Исследование поможет сообщить выбору дизайна перед подъемами энергетического развития берегового ветра в склонных к урагану регионах», сказал Уорсноп, который получил финансирование из Программы Научного сотрудничества Выпускника Национального научного фонда, чтобы провести это исследование. «Мы надеемся, что это исследование поможет производителям ветряных двигателей и разработчикам в успешном наслаждении невероятно сильным ресурсом ветра только вне наших береговых линий».«Успех мог означать или строительные турбины, которые могут пережить эти чрезвычайные условия, или поняв полный риск так, чтобы риски могли быть снижены, возможно с финансовыми инструментами как страховка», сказала профессор Джули Ландкуист ATOC и Возобновляемого и стабильного энергетического института (RASEI) Валуна МЕДИ, соавтора исследования. «Следующая стадия этой работы должна была бы оценить, как часто эти чрезвычайные ветры повлияют на прибрежную ветровую электростанцию на Атлантическом побережье по целой жизни 20 – 30 лет типичной ветровой электростанции».
Результаты были недавно изданы онлайн в журнале Geophysical Research Letters, публикации американского Геофизического Союза.