Sådan bygger man en bedre vindmøllepark

Beliggenhed, beliggenhed, beliggenhed – når det kommer til placeringen af ​​vindmøller, gælder det gamle ejendomsordsprog ifølge ny forskning offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences af Carnegies Enrico Antonini og Ken Caldeira.

Møller omdanner vindens kinetiske energi til elektrisk energi, mens de drejer. Men selve det at installere møller påvirker vores evne til at udnytte vindens kraft. Når en mølle går i indgreb med vinden, påvirker den den. En vindmølles udvinding af energi fra vinden påvirker dens naboers evne til at gøre det samme.

"Vind kommer aldrig til at 'løbe tør' som en energiressource, men vores evne til at høste den er heller ikke uendeligt skalerbar," forklarede Antonini. "Når vindmøller samles i store grupper, forringes deres ydeevne, og hastigheden, hvormed de udvinder energi, reduceres."

Antonini og Caldeira satte sig for at bestemme, hvor stor en vindmøllepark kan være, før dens produktionskapacitet pr. jordenhed når grænserne for energigenopfyldning, samt hvor meget af en "vindskygge" store parker kaster, hvilket ville have en negativ effekt på eventuelle tilstødende medvindsinstallationer.

"Når vi bevæger os væk fra fossile brændstoffer, forudsiger nogle scenarier, at vindmølleparker kan levere så meget som en tredjedel af den globale energi i 2050," sagde Caldeira. "Så det er bydende nødvendigt, at vi forstår forholdet mellem vindmølleplacering og maksimal energiudvinding."

Det tager tid for vinden at vende tilbage til normal styrke, efter at noget af dens kinetiske energi er blevet udvundet af en vindmøllepark. Hvor hurtigt vinden kan komme sig efter at støde på en vindmølle er relateret til vindmølleparkens breddegrad og jordens rotation, sagde Antonini og Caldeira. Tidligere undersøgelser af vindkraftproduktion har bemærket vågner bag store vindmølleparker, så Antonini og Caldeira udviklede en teoretisk forståelse af de grundlæggende kontroller af størrelsen af ​​disse vågner.

Størrelsen af ​​en stor vindmølleparks kølvand er relateret til hastigheden af ​​de overliggende vinde, samt den tid, det tager trykforskelle i Jordens atmosfære at genopbygge den energi, der blev udvundet af møllerne. Antonini og Caldeiras arbejde indikerer, at disse faktorer bør overvejes, når størrelsen og placeringen af ​​vindmølleparker skal bestemmes under forskellige forhold.

For eksempel fandt de ud af, at møller i områder med kraftig vind er mere tilbøjelige til at blive påvirket af deres opstrøms naboer end dem i områder med svagere vind. Også vindmølleparker, der er tættere på ækvator, er mere tilbøjelige til at blive negativt påvirket af vindskyggen fra opstrøms vindmølleparker end vindmølleparker, der er tættere på polerne.

"Vindenergi er en potentiel kilde til store mængder kulstoffri energi," sagde Caldeira. "Men for at få mest muligt ud af denne ressource, er vi nødt til at tænke på, hvordan andre vindmølleparker kan påvirke os, og hvordan vi kan påvirke andre vindmølleparker."

En idé, forfatterne foreslog, er, at opførelse af flere små vindmølleparker med plads til vindgenvinding imellem dem potentielt kunne være en mere effektiv strategi nogle steder end at bygge en massiv vindmøllepark, selvom der er behov for mere forskning.

"Vi håber, at dette arbejde vil gøre det muligt for bygherrer og ledere af vindmølleinstallationer at designe det bedst mulige scenarie for maksimal vindkraftproduktion," sagde Antonini.