(Credit: Don Sniegowski / Flickr)
Menunjuk turbin sedikit jauh dari angin yang datang - yang disebut wake-steering - dapat mengurangi gangguan itu dan meningkatkan kuantitas dan kualitas daya dari ladang angin, penelitian menemukan.
Perubahan itu mungkin akan menurunkan biaya operasi juga.
Turbin angin soliter menghasilkan tenaga paling besar saat menunjuk langsung ke angin. Tetapi ketika garis turbin yang padat menghadapi angin di ladang angin, bangun dari generator hulu dapat mengganggu mereka yang hilir. Seperti speedboat yang diperlambat oleh air berombak dari sebuah kapal di depan, bangun dari turbin angin mengurangi output orang-orang di belakangnya.
"Untuk memenuhi target global untuk pembangkit energi terbarukan, kita perlu menemukan cara untuk menghasilkan lebih banyak energi dari ladang angin yang ada," kata penulis senior John Dabiri, profesor teknik sipil dan lingkungan dan teknik mesin di Stanford University. "Fokus tradisional adalah pada kinerja turbin individu di sebuah ladang angin, tetapi kita harus mulai memikirkan pertanian secara keseluruhan, dan bukan hanya sebagai jumlah dari bagian-bagiannya."
Turbine wakes dapat mengurangi efisiensi generator angin turun lebih dari 40 persen. Sebelumnya, para peneliti telah menggunakan simulasi komputer untuk menunjukkan bahwa menyelaraskan turbin dari angin yang ada dapat meningkatkan produksi turbin hilir. Namun, tantangan dalam menemukan ladang angin yang bersedia menghentikan operasi normal untuk percobaan dan dalam menghitung sudut terbaik untuk turbin telah menghambat menunjukkan ini di ladang angin nyata — hingga sekarang.
Pertama, para peneliti mengembangkan cara yang lebih cepat untuk menghitung sudut misalignment optimal untuk turbin, yang mereka gambarkan dalam Prosiding National Academy of Sciences.
Kemudian, mereka menguji penghitungan mereka di ladang angin di Alberta, Kanada bekerja sama dengan operator TransAlta Renewables. Output daya keseluruhan tambak meningkat hingga 47 persen dalam kecepatan angin rendah — tergantung pada sudut turbin — dan oleh 7 hingga 13 persen dalam kecepatan angin rata-rata. Wake steering juga mengurangi pasang surut dan aliran daya yang biasanya merupakan tantangan dengan tenaga angin.
"Melalui kemudi kemudi, turbin depan menghasilkan tenaga lebih sedikit seperti yang kami harapkan," kata penulis utama Michael Howland, mahasiswa PhD teknik mesin. “Tetapi kami menemukan bahwa karena efek bangun yang menurun, turbin hilir menghasilkan daya yang lebih besar.”
Memperbaiki ladang angin
Output variabel oleh ladang angin membuat mengelola grid lebih sulit dalam dua cara penting.
Salah satunya adalah kebutuhan pasokan listrik cadangan, seperti pembangkit listrik berbahan bakar gas dan baterai besar dan mahal. Dalam studi tersebut, peningkatan daya pada kecepatan angin rendah sangat tinggi karena turbin biasanya berhenti berputar di bawah kecepatan minimum, memotong produksi seluruhnya dan memaksa manajer jaringan untuk mengandalkan daya cadangan. Pada angin yang lambat, wake-steering mengurangi jumlah waktu yang kecepatannya turun di bawah minimum ini, para peneliti menemukan. Khususnya, keuntungan terbesar adalah pada malam hari, ketika energi angin biasanya paling berharga sebagai pelengkap tenaga surya.
Yang lainnya adalah kebutuhan untuk mencocokkan dengan tepat jumlah listrik yang dipasok dan digunakan di suatu daerah setiap saat untuk menjaga jaringan tetap andal. Turbulensi udara dari bangun dapat membuat produksi ladang angin tidak menentu menit demi menit — periode waktu terlalu singkat untuk menyalakan generator gas. Ini membuat penawaran dan permintaan yang serasi lebih menantang bagi operator sistem dalam jangka waktu yang sangat singkat. Mereka punya alat untuk melakukannya, tetapi alat itu bisa mahal. Dalam studi tersebut, wake steering mengurangi variabilitas jangka pendek dari produksi daya hingga 72 persen.
Selain itu, mengurangi variabilitas dapat membantu pemilik ladang angin menurunkan biaya operasi mereka. Turbulensi pada saat bangun dapat menyaring bilah turbin dan meningkatkan biaya perbaikan. Meskipun percobaan tidak bertahan cukup lama untuk membuktikan bahwa bangun kemudi mengurangi kelelahan turbin, para peneliti menyarankan ini akan terjadi.
“Pertanyaan pertama yang ditanyakan banyak operator kepada kami adalah bagaimana hal ini akan memengaruhi kesehatan struktural jangka panjang turbin mereka,” kata Dabiri. "Kami sedang berupaya menunjukkan dengan tepat efek yang tepat, tetapi sejauh ini kami telah melihat bahwa Anda benar-benar dapat mengurangi kelelahan mekanis melalui bangun kemudi."
Memperbaiki sudut
Untuk menghitung sudut misalignment terbaik untuk studi ini, para peneliti mengembangkan model baru berdasarkan data historis dari ladang angin.
"Mendesain peternakan angin biasanya merupakan tugas yang sangat data dan intensif secara komputasi," kata Sanjiva Lele, seorang profesor aeronautika dan astronautik dan teknik mesin. "Alih-alih, kami membuat representasi matematis sederhana yang tidak hanya bekerja tetapi juga mengurangi beban komputasi setidaknya dua urutan besarnya."
Perhitungan yang lebih cepat ini dapat membantu operator ladang angin menggunakan pengemudian bangun secara luas.
"Model kami pada dasarnya adalah plug-and-play karena dapat menggunakan data spesifik lokasi tentang kinerja ladang angin," kata Howland. “Lokasi pertanian yang berbeda akan dapat menggunakan model dan terus menerus menyesuaikan sudut turbin mereka berdasarkan kondisi angin.”
Meskipun para peneliti tidak dapat mengukur perubahan dalam produksi daya tahunan karena durasi terbatas 10-hari tes lapangan ini, langkah berikutnya, kata Dabiri, adalah menjalankan tes lapangan selama satu tahun penuh.
“Jika kita dapat mencapai titik di mana kita dapat menerapkan strategi ini dalam skala besar untuk jangka waktu yang lama, kita berpotensi dapat mengoptimalkan aerodinamika, produksi listrik, dan bahkan penggunaan lahan untuk ladang angin di mana-mana,” kata Dabiri.
Dukungan untuk penelitian ini datang dari National Science Foundation, Stanford Graduate Fellowship, dan TomKat Center for Energy Berkelanjutan Stanford. Para peneliti melakukan tes lapangan bekerja sama dengan TransAlta Corp.
Sumber: Stanford University
Buku terkait
Drawdown: Rencana Komprehensif yang Paling Sering Diusulkan untuk Menghilangkan Pemanasan Global
oleh Paul Hawken dan Tom Steyer
Dalam menghadapi ketakutan dan apati yang meluas, sebuah koalisi internasional para peneliti, profesional, dan ilmuwan telah berkumpul untuk menawarkan serangkaian solusi realistis dan berani untuk perubahan iklim. Seratus teknik dan praktik dijelaskan di sini — beberapa diketahui dengan baik; beberapa Anda mungkin belum pernah mendengarnya. Mulai dari energi bersih hingga mendidik anak perempuan di negara berpenghasilan rendah hingga praktik penggunaan lahan yang menarik karbon dari udara. Solusi yang ada, layak secara ekonomi, dan komunitas di seluruh dunia saat ini menerapkannya dengan keterampilan dan tekad. Tersedia di Amazon
Merancang Solusi Iklim: Panduan Kebijakan untuk Energi Karbon Rendah
oleh Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Dengan dampak perubahan iklim yang sudah menimpa kita, kebutuhan untuk mengurangi emisi gas rumah kaca global sangatlah mendesak. Ini tantangan yang menakutkan, tetapi teknologi dan strategi untuk menghadapinya ada saat ini. Seperangkat kecil kebijakan energi, yang dirancang dan diterapkan dengan baik, dapat membawa kita ke jalan menuju masa depan rendah karbon. Sistem energi itu besar dan kompleks, sehingga kebijakan energi harus fokus dan hemat biaya. Pendekatan satu ukuran untuk semua tidak akan menyelesaikan pekerjaan. Pembuat kebijakan membutuhkan sumber daya yang jelas dan komprehensif yang menguraikan kebijakan energi yang akan berdampak terbesar pada masa depan iklim kita, dan menjelaskan cara merancang kebijakan ini dengan baik. Tersedia di Amazon
Ini Semua Perubahan: Kapitalisme vs Iklim
oleh Naomi Klein
In Ini Semua Perubahan Naomi Klein berpendapat bahwa perubahan iklim bukan hanya masalah lain yang harus diajukan antara pajak dan perawatan kesehatan. Ini adalah alarm yang memanggil kita untuk memperbaiki sistem ekonomi yang sudah gagal dalam banyak hal. Klein dengan cermat membangun kasus tentang seberapa besar pengurangan emisi rumah kaca kita adalah kesempatan terbaik kita untuk secara bersamaan mengurangi kesenjangan yang menganga, membayangkan kembali demokrasi kita yang rusak, dan membangun kembali ekonomi lokal kita yang hancur. Dia mengungkap keputusasaan ideologis dari penyangkal perubahan iklim, delusi mesianis dari calon geoengineer, dan kekalahan tragis dari terlalu banyak inisiatif hijau mainstream. Dan dia menunjukkan dengan tepat mengapa pasar tidak — dan tidak bisa — memperbaiki krisis iklim tetapi malah akan memperburuk keadaan, dengan metode ekstraksi yang semakin ekstrem dan merusak secara ekologis, disertai dengan kapitalisme bencana yang merajalela. Tersedia di Amazon
Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon digunakan untuk membiayai biaya membawa Anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, serta ClimateImpactNews.com tanpa biaya dan tanpa pengiklan yang melacak kebiasaan browsing Anda. Sekalipun Anda mengeklik tautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa pun yang Anda beli dalam kunjungan yang sama di Amazon memberi kami komisi kecil. Tidak ada biaya tambahan untuk Anda, jadi silakan berkontribusi untuk upaya ini. Anda juga bisa menggunakan link ini untuk digunakan ke Amazon kapan saja sehingga Anda dapat membantu mendukung upaya kami.
