Wskazywanie najlepszych lokalizacji elektrowni wiatrowych
Wiatr, który stanowi darmowe, bezemisyjne i niewyczerpane źródło energii elektrycznej, odpowiadał za przeszło jedną trzecią całkowitej energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych w Unii Europejskiej w 2021 roku. Co więcej, nieustanne usprawnienia technologii produkcji i projektów turbin pomagają w obniżaniu kosztów tych rozwiązań, dzięki czemu energia wiatrowa staje się coraz bardziej atrakcyjną opcją. Wciąż istnieje jednak kilka wyzwań, które ograniczają jej popularyzację. Jednym z nich jest brak dokładnych i szczegółowych informacji na temat warunków panujących w potencjalnych lokalizacjach elektrowni wiatrowych. Takie informacje są jednak wymagane w celu maksymalizacji mocy i ograniczenie hałasu. „Braki w wiedzy dotyczącej lokalizacji są szczególnie istotne w kontekście miejskich turbin wiatrowych”, wyjaśnia koordynator projektu zEPHYR Christophe Schram z Instytutu Dynamiki Płynów im. von Karmana w Belgii. „Turbiny te mają na celu wykorzystanie specyficznego zachowania wiatru nad miastami, przede wszystkim nad dachami oraz pomiędzy budynkami”. Innym ważnym aspektem utrudniającym popularyzację energetyki wiatrowej na szeroką skalę, zwłaszcza w miastach, jest społeczna akceptacja dla montażu turbin".
Rozwój zaawansowanych modeli atmosfery
Projekt zEPHYR, wspierany ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”, miał na celu zidentyfikowanie i opracowanie metod i narzędzi wspomagających decydentów i interesariuszy w podejmowaniu decyzji dotyczących lokalizacji turbin wiatrowych w celu maksymalizacji wydajności produkcji energii. Aby to osiągnąć, w skład konsorcjum weszła grupa naukowców na początku kariery, którzy zajęli się badaniem i opracowaniem zaawansowanych modeli atmosferycznych w różnych skalach. „Najpierw określiliśmy potrzebę opracowania narzędzi pozwalających na generowanie dokładnych, uporządkowanych w czasie i skalowalnych danych dotyczących wiatru dla określonych obszarów i warunków atmosferycznych”, wyjaśnia Schram. „Drugą potrzebą było unowocześnienie dostępnych narzędzi i metod prognozowania wytwarzania energii wiatrowej, wpływu na konstrukcję turbiny i zmęczenia oraz hałasu wywołanego przepływem wiatru. Dochodzi do tego także strona społeczna, w tym uwzględnienie różnych skutków instalacji turbin wiatrowych, korzyści dla mieszkańców, a także wpływu na krajobraz oraz akustykę”.
Internetowe repozytorium badań dotyczących wiatru
Zespół projektowy poświęcił wiele czasu na przeprowadzenie badań teoretycznych i obliczeniowych w celu weryfikacji i dopracowania narzędzi symulacyjnych. Badania doświadczalne uzupełniły następnie testy w tunelu aerodynamicznym, a także analizy pełnowymiarowych miejskich turbin wiatrowych o konstrukcji pionowej, aby potwierdzić dokładność modeli teoretycznych. „Przeprowadziliśmy także badania terenowe w celu zebrania i opracowania wyzwań społecznych związanych z instalacją turbin wiatrowych w miastach”, mówi Schram. Zespół projektu zweryfikował dokładność narzędzi symulacyjnych pod kątem osiągów aerodynamicznych, dynamiki strukturalnej i akustyki. „Mamy nadzieję, że rozwiązania przyczynią się do rozwoju badań w dziedzinie energii wiatrowej”, zauważa Schram.
Wydajniejsze i cichsze turbiny
Kolejne etapy prac objęły wykorzystanie danych zebranych w ramach projektu zEPHYR w celu sprawniejszego instalowania turbin wiatrowych, zwłaszcza w środowiskach miejskich. Rozwiązania mogą przyczynić się do wzrostu wydajności oraz zmniejszenia ilości hałasu generowanego przez turbiny wiatrowe zarówno na obszarach wiejskich, jak i w miastach, wspierając tym samym potrzebę dekarbonizacji sektora energetycznego w Europie. „Niektóre z narzędzi do symulacji atmosfery mogą być również stosowane w innych dziedzinach, takich jak ocena bezpieczeństwa, hałasu i społecznej akceptacji nowych usług – dostaw przy pomocy dronów czy rozwiązań w zakresie mobilności w miastach”, dodaje Schram. „Chcemy się tym zająć w ramach kolejnego projektu, który będzie realizowany w związku z działaniem „Maria Skłodowska-Curie”.
Słowa kluczowe
zEPHYR, energia wiatru, turbiny, odnawialne, dekarbonizacja, energia, miejski
