Модели струйных течений помогают в развитии оффшорной ветроэнергетики США

Новое исследование Корнеллского университета предоставляет детальные модели, характеризующие частоту, интенсивность и высоту приземных струйных течений над атлантической прибрежной зоной США. Эта работа может помочь в планировании развития оффшорных ветропарков на фоне планов федерального правительства провести крупнейшую в истории страны распродажу арендных участков для них.

Исследование, опубликованное в журнале Energies, показало, что струйные течения действительно возникают достаточно низко, чтобы достигать плоскости роторов ветряных турбин на запланированных ветроэлектростанциях у восточного побережья США. Приземные струйные течения — быстро движущиеся потоки воздуха в нижних 2 километрах атмосферы — могут иметь как преимущества, так и недостатки для ветрогенераторов. Они обычно увеличивают скорость ветра, что может улучшить выходную мощность, но также повышают нагрузку на лопасти и башни турбин из-за большего сдвига ветра и турбулентности. Понимание их возникновения критически важно для планирования срока службы турбин и производства энергии.

Анализ двухлетних симуляций модели прогнозирования и исследования погоды (WRF) выявил, что приземные струйные течения встречаются чаще в арендных зонах к югу от Массачусетса, чем в районе Нью-Йоркской бухты и южнее. Течения могут возникать на высоте около 150 метров над уровнем моря, что означает их вероятное взаимодействие с запланированными турбинами (например, с высотой ступицы 140 метров на ферме Vineyard Wind).

«Наш анализ предоставляет карты встречаемости струйных течений, показывающие, что эти явления происходят до 12% времени поздней весной и ранним летом при сильных горизонтальных градиентах температуры», — отметила соавтор Джини Эйрд. Исследование уникально использованием двухлетних высокоразрешающих данных WRF на обширной территории, покрывающей 13 из 16 запланированных оффшорных арендных зон.