Windenergie op zee is een steeds veelbelovende bron van duurzame energie geworden. Veel over de aerodynamische effecten van grotere windparken, echter, blijft slecht begrepen. Nieuw werk van deze week Tijdschrift voor hernieuwbare en duurzame energie wil meer inzicht geven in hoe de constructies die nodig zijn voor windparken de luchtstroom beïnvloeden.

Wetenschappers van de Cranfield University en de University of Oxford presenteren een theoretisch model voor het schatten van de aerodynamische effecten van windturbinetorens op de prestaties van windparken. Met behulp van wat een twee-schaal gekoppelde momentumbalansmethode wordt genoemd, de groep was in staat om theoretisch en computationeel de omstandigheden te reconstrueren waarmee grote windparken in de toekomst zouden kunnen worden geconfronteerd, inclusief het dempende effect dat gepaard gaat met het plaatsen van turbines dicht bij elkaar.

Een belangrijk kenmerk van het papier, zei auteur Lun Ma, is dat deze meest recente update van hun model verder kijkt dan de rotor van een windturbine.

"In deze krant, we hebben onlangs rekening gehouden met de invloed van windturbinetorens die fungeren als ondersteuningsconstructies, die werd genegeerd in het oorspronkelijke momentummodel met twee schalen, ' zei mama. 'Daarom, eigenlijk, het nieuwe model helpt ons de potentiële impact van ondersteuningsconstructies voor windturbines op het blokkeringseffect van het windpark te begrijpen."

Zelfs uitgestrekte offshore windparken hebben te maken met een blokkeringseffect, waarin de wind vertraagt ​​naarmate hij de turbines nadert, evenals een wake-effect, waarin turbines de wind vertragen als deze langs hen passeert.

Het nauwkeurig voorspellen van dergelijke kenmerken van een windpark voordat het wordt gebouwd, echter, blijft een grote uitdaging voor de sector.

Om op deze vraag te komen, de onderzoekers wendden zich tot tweeschalige momentummodellering die simuleert hoe de efficiëntie van individuele windturbines afneemt naarmate er meer dicht bij elkaar in een windpark worden geplaatst wanneer ze in een ideaal worden beschouwd, oneindig groot windpark.

"Deze efficiëntievermindering die wordt voorspeld door het tweeschalige momentummodel, hangt nauw samen met het blokkeringseffect van het windpark, ' zei mama. 'Echter, het originele tweeschalige momentummodel was een sterk vereenvoudigd model en had verdere verbeteringen nodig voor praktische toepassingen."

De groep combineerde de momentumbalansvergelijking met een andere benadering, genaamd actuator schijf theorie, waardoor ze andere factoren kunnen omvatten, zoals de impact van steunconstructies voor turbines. De aanpak stelde hen in staat om meer praktische scenario's te overwegen, zoals windparken die een eindige grootte hebben.

Vervolgens voerden ze simulaties uit met behulp van computationele vloeistofdynamica om te verifiëren dat dergelijke structuren bijdragen aan het blokkeringseffect, vooral door de weerstand op de wind die ze produceren.

Ma zei dat de groep zal proberen beter te begrijpen hoe het blokkeringseffect verandert met de weersomstandigheden.