Algoritmes que milloren el rendiment de les turbines de vent.

La lògica clarament dicta que les necessitats de molts, són més grans que les necessitats d’uns pocs. 

Els investigadors de la Universitat de Stanford van presentar la prova més clara fins ara que el sacrifici també pot beneficiar els parcs eòlics. En la seva demostració en un parc eòlic d'Alberta, una turbina sacrifica una cinquena part del seu potencial generador per permetre un millor rendiment de les turbines veïnes, augmentant així, la producció col·lectiva del grup.

Font: Vattenfall. El vent de vent retalla un 20% la generació elèctrica a la planta de Horns Rev de Dinamarca

Igual que les ombrel·les que emeten ombres, els rotors giratoris en un parc eòlic emeten una "estela" desgastada d'energia que pot ralentir les turbines aigües avall. La pèrdua d'energia resultant pot ser del 10% o més de la generació elèctrica anual d'un parc eòlic. A la granja eòlica offshore de Horns Rev de Dinamarca, aquestes afectacions van ser pèrdues anuals  del 20 %.

Un informe durnant els actes de l'Acadèmia Nacional de Ciències, van mostrar un esquema coordinat de control per reduir les pèrdues. Es diu "direccio de vigília", ja que els rotors es giren al voltant de les seves torres per encar-se lleugerament al vent i, per tant, desviar les sortides del vent de les turbines situades aigües avall.

Font: Rebecca Konte / Stanford. Visualització de la direcció del vent en una columna de turbina. 

Els experiments de modelatge i el túnel de vent han demostrat durant més d'una dècada que la direcció  hauria de potenciar la producció global, però ha estat difícil de provar als parcs eòlics.

Es va trobar una empresa disposada a provar aquesta estimulació, és l'operador eòlic de Calgary, TransAlta Renewables. TransAlta va possar a disposició el passat mes d'Octubre, una fila de sis turbines al parc eòlic Summerview-1 de Pincher Creek, Alberta, durant deu dies. Les turbines de la planta es disposen fer front als forts vents del sud-est de Pincher Creek. Però durant els mesos d’estiu i de tardor també es pot orientar cap al nord-oest, això perment que el flux de vent vaigi directament cap avall per les seves files de turbines molt apropades. 

Font:  John O. Dabiri / Stanford Les turbines es van organitzar per a la direcció d’activitat a la granja eòlica Summerview 1 d'Alberta.

er determinar el millor angle per al seu experiment, l’equip de Stanford va usar cinc anys de dades sobre la velocitat del vent, la direcció del vent i la generació d’energia de les sis turbines per provar el seu algoritme propietari d’optimització. Combinant aquestes dades amb un model de vent senzill, l’algorisme va projectar que l’embranzida de cadascuna de les cinc turbines ascendents a uns 20 graus cap al nord, maximitzaria la generació del grup dels vents del nord-oest.

A continuació, s'havia de trobar una manera de comandar les turbines. Totes les turbines comercials es programen per a girar sempre o "llastar" els seus rotors per fer front al vent. Ensenyar-los un nou angle requeriria uns pocs dies de treball de codificació en la majoria de turbines, però això no era una opció per als sistemes de control relativament inflexibles que funcionaven a Pincher Creek. L’equip de Dabiri ho va fer amb un treball manual: reposicionant les pales del vent de direcció a les gàbies de les turbines durant els 10 dies de prova i, per tant, enganxant el sistema de control a 20 graus del vent.

Els guanys d’energia resultants van ser significatius. La generació d’electricitat va augmentar un 13 per cent sota els vents del nord-oest que bufen al parc eòlic a 7-8 metres per segon (mps): velocitat mitjana per a Pincher Creek. La direcció va tenir un impacte encara més gran enmig de vents de nord-oest més reduïts, reduint els temps en què les turbines que colpejaven el vent van caure per sota dels 5 mps: el llindar al qual s'apaguen automàticament. Per als vents de 5-6 mps, els vents aprofiten la generació fins a un 47%.

Si l'oreintació hagés estat automatica, el beneficis hagesisi estat molt millor, en base a una taula d'angles òptims per a cada turbina en diferents condicions de vent. El grup està preparant una solució temporal per fer possible aquest ajustament dinàmic per a les turbines amb sistemes de control més antics.

Mentrestant, estan negociant amb TransAlta  fer proves en una granja eòlica d'Ontario. La primera feina mesurarà les càrregues mecàniques per assegurar-se que la direcció de la vigília no força les turbines. 

El Laboratori Nacional d'Energies Renovables (NREL) dels Estats Units està pressionant  per millorar els seus propis algorismes de direcció d'atenció i provar-los en els parcs eòlics.  En aquesta prova, una turbina en una granja a la costa xinesa va impulsar la producció de diverses turbines veïnes. Fa dos mesos, NREL va informar amb èxit de la posada en marxa de dues turbines en un parc eòlic de Colorado operat per Nextville Energy Resources de Juno Beach, FL .

L'equip de NREL diu que els seus resultats suggereixen que la direcció de les turbines pot augmentar la producció anual dels parcs eòlics com a mínim en un 1-2 per cent, elevant els ingressos en un parc  de 300 megavats EUA amb un milió o més. Els  resultats suggereixen que la direcció de la turbina podria produir un 7% més d’energia anualment a partir de les sis turbines d’Alberta. Aplicat a través de més de 600 gigawatts de potència eòlica instal·lada a tot el món, qualsevol dels pressupostos suposa un impressionant increment de l'energia neta que es pot obtenir amb poca inversió addicional.

Font: Peter Fairley IEEE Spectrum