Vedci vyvinuli algoritmus, ktorý navyšuje výkon veterných elektrární

Vylepšenie bez investície

Vedci z Massachusettského technologického inštitútu (ďalej MIT – pozn. red.) a Kalifornského technologického inštitútu (ďalej Caltech – pozn. red.) vyvinuli algoritmus pre veterné parky, ktorý prispôsobuje orientáciu jednotlivých veterných turbín do vetra, čím zefektívňuje výrobu elektrickej energie.

Bez potreby akýchkoľvek investícií do infraštruktúry či vybavenia je možné navýšiť produkciu jednoducho prostredníctvom modelovania prúdenia vzduchu cez veterný park a optimalizáciou nastavenia turbín ako individuálnych jednotiek.

Medzi rokmi 2020 a 2021 výskumníci algoritmus testovali na veternom parku v Indii a tvrdia, že je možné ho použiť kdekoľvek, čím sa otvára možnosť okamžitého a bezplatného vylepšenia existujúcich veterných elektrární. Okrem toho by algoritmus mohol umožniť výstavbu rovnako výkonných veterných fariem na menšej ploche.

Celkové navýšenie energetického výstupu použitím algoritmu sa síce pohybuje len okolo 1,2 – 3 %, no možno ho použiť v ktorejkoľvek existujúcej veternej elektrárni a keby sa tak stalo, aj toto malé zefektívnenie výroby by sa rovnalo pristaveniu viac ako tritisícšesťsto nových veterných turbín a výrobcovia energií by ročne zarobili takmer miliardu amerických dolárov.

Výsledky výskumu vedci sumarizujú v novej štúdii, ktorá bola publikovaná v časopise Nature Energy.

Susedné turbíny sa navzájom ovplyvňujú

Veterné turbíny, ktoré v súčasnosti produkujú celosvetovo viac ako 5 % elektrickej energie, bývajú vo všeobecnosti riadené ako samostatné jednotky. Vo väčšine prípadov sú však postavené v zoskupeniach desiatok či stoviek turbín, ktoré navzájom ovplyvňujú svoj výkon. Profesor John O. Dabiri z Caltech vysvetľuje, že jednotlivé turbíny narúšajú prúdenie vzduchu, čím zmenšujú výkon každej ďalšej turbíny, ktorá je postavená v smere vetra.

Aby bol tento efekt čo najmenší, veterné turbíny bývajú rozmiestnené čo najďalej od seba, čo však zaberá obrovské množstvo priestoru a s tým sú spojené veľké výdavky. Ak sú v snahe ušetrenia plochy turbíny naopak postavené blízko pri sebe, susedné turbíny silno ovplyvňujú svoj výkon, čo súčasné riadiace systémy nezohľadňujú.

„Z fyzikálneho hľadiska je umiestňovanie turbín nahusto vedľa seba často to najhoršie, čo môžete urobiť. Ideálnym spôsobom, ako maximalizovať celkovú produkciu energie, by bolo stavať ich čo najďalej od seba, no s tým sa zvyšujú pridružené náklady,“ uvádza Michael F. Howland pôsobiaci na MIT.

John O. Dabiri a Michael F. Howland fenomén narušenia prúdenia vzduchu a vznik turbulencií vo veterných parkoch niekoľko rokov študovali a teraz vyvinuli algoritmus, ktorý jednotlivé veterné turbíny nastavuje tak, aby fungovali ako kolektív. Prístup k vetru každej turbíny sa maximalizuje tým, že turbína sa natočí priamo do prúdu vzduchu, výsledkom čoho je zvýšená produkcia celej veternej farmy.

Turbíny by mali fungovať ako celok

Model prúdenia, ktorý vedci vyvinuli, predpovedá produkciu energie každej jednotlivej turbíny v rámci zoskupenia na základe prichádzajúceho vetra. Teoretickým východiskom algoritmu je fyzika prúdenia vzduchu cez veterný park a model sa zakladá na prevádzkových údajoch o elektrárni.

Bez zmeny umiestnenia turbíny alebo akýchkoľvek zásahov do hardwaru existujúcich veterných parkov vedci dokázali na základe fyzikálnych dát namodelovať produkciu energie každou turbínou naprieč rôznymi poveternostnými podmienkami a identifikovať najlepšiu orientáciu každej turbíny pre daný moment.

Foto: MIT News

© PROPERTY & ENVIRONMENT s. r. o. Autorské práva sú vyhradené a vykonáva ich vydavateľ.