Nella progettazione di parchi eolici, finora i tecnici si sono sempre focalizzati sulle prestazioni delle singole turbine, da adesso in poi però bisognerà iniziare a pensare al parco eolico nel suo complesso.
Le turbine eoliche solitarie producono la massima potenza quando puntano direttamente verso il vento. Ma quando nei parchi eolici file molto vicine di turbine puntano tutte nella stessa direzione, le scie provenienti dalle turbine eoliche a monte possono interferire con le turbine eoliche poste a valle riducendo la loro efficienza di oltre il 40%.
Non allineare completamente le turbine con la direzione del vento, denominato "wake-steering", può ridurre tali interferenze e migliorare la quantità e la qualità della potenza dei parchi eolici nonché i costi operativi, come dimostra un nuovo studio di Stanford.
In primo luogo, il gruppo di Stanford ha sviluppato un modo più rapido per calcolare gli angoli di disallineamento ottimali per le turbine eoliche, che hanno descritto in uno studio pubblicato il 1 luglio in Proceedings of the National Academy of Sciences. Quindi, hanno testato i loro calcoli su un parco eolico ad Alberta, in Canada, in collaborazione con TransAlta Renewables: le turbine eoliche a monte hanno prodotto meno energia, tuttavia a causa della diminuzione degli effetti di scia, le turbine a valle hanno generato molta più energia e il bilancio è stato che la potenza complessiva del parco è aumentata fino al 47% alle basse velocità del vento, a seconda dell'angolo delle turbine, e dal 7% al 13% alle velocità medie. Inoltre, lo wake-steering ha ridotto le oscillazioni di potenza che normalmente rappresentano una sfida per l'energia eolica.
Come sappiamo, la variabilità della produzione dei parchi eolici rende la gestione della rete elettrica più difficile in due modi importanti. Uno è la necessità di generatori di riserva, come centrali elettriche a gas naturale e sistemi costosi di accumulo.
Nello studio di Stanford, il miglioramento della potenza alle basse velocità del vento è stato particolarmente elevato perché le turbine di solito smettono di ruotare al di sotto di una velocità minima, tagliando completamente la produzione e costringendo i gestori della rete a fare affidamento sulla potenza di riserva. Con venti lenti, il wake-steering ha ridotto la quantità di tempo in cui la velocità di rotazione delle turbine scende al di sotto di questo minimo. In particolare, i maggiori guadagni sono stati di notte, quando l'energia eolica è in genere più preziosa perché complemento dell'energia solare.
L'altro è la necessità di far corrispondere esattamente in ogni momento la quantità di elettricità fornita e utilizzata in una regione per mantenere la rete affidabile.
La turbolenza delle scie può rendere la produzione dei parchi eolici irregolare minuto per minuto: un periodo di tempo troppo breve per attivare un generatore a gas. Ciò rende la corrispondenza della domanda e dell'offerta più difficile da gestire per gli operatori di sistema, i quali hanno sicuramente altri strumenti su cui fare affidamento, ma questi possono essere costosi. Nello studio, lo wake-steering ha ridotto la variabilità della produzione di energia nel brevissimo termine fino al 72%.
Infine, secondo gli autori dello studio, ridurre la variabilità può aiutare i proprietari dei parchi eolici a ridurre i costi operativi.
Le turbolenze delle scie possono danneggiare le pale delle turbine e aumentare i costi di riparazione. Sebbene l'esperimento non sia durato abbastanza a lungo per dimostrare che lo wake-steering riduca l'affaticamento delle turbine, i ricercatori sono convinti che ciò possa accadere.
Il test sul campo è durato solo dieci giorni tuttavia il gruppo di Stanford sta già lavorando per estendere la sua durata ad un anno.
fonte: Tech Xplore