I moderni generatori eolici si stanno "preparando" alla ricezione del vento molto prima che appaia

L'articolo descrive le nuove apparecchiature che consentono ai generatori eolici di adattarsi automaticamente al flusso d'aria.

Sembrerebbe che la raccolta dell'energia eolica sia una questione semplice. L'aria passa attraverso le pale della turbina, facendola ruotare. La turbina aziona il generatore. Un generatore produce elettricità. Ma, in realtà, non tutto è così semplice.

Generatori eolici a colpo sicuro sono installati nell'area in cui spesso infuriano le tempeste. Un forte vento può danneggiare o addirittura distruggere le turbine ad aria se sono nell'angolazione sbagliata. Dovrebbero essere messi a punto in modo da far ruotare potenti raffiche, non distruggere le lame. Tale regolazione è una cosa comune nel lavoro con le apparecchiature a turbina.

Questo processo può facilitare notevolmente la tecnologia creata Torben Mikkelsen e i suoi colleghi del laboratorio nazionale danese per le fonti energetiche sostenibili Risoe DTU. Il Dr. Mikkelsen sta lavorando a un sistema che consente a ciascun generatore di scansionare il vento sopravento e pre-regolare le pale.

Tecnologia di base chiamata lidar (LIDAR - il localizzatore laser a infrarossi meteorologico) è noto dagli anni '70. Come il radar, invia onde elettromagnetiche e quindi analizza quelli che sono tornati, determinando da cosa stanno combattendo.

La grande lunghezza d'onda del radar consente di rilevare solo oggetti di grandi dimensioni. Il lidar utilizza onde luminose. La loro lunghezza è molto più breve e combattono facilmente piccoli oggetti. A proposito, la visione umana si basa sulle onde luminose. Onde corte utilizzate in Lidar del vento, battuto da piccole particelle, come goccioline d'acqua, polvere, polline e cristalli di sale, il cui movimento può determinare in modo relativamente preciso la velocità del vento.

Il dott. Mikkelsen e i suoi colleghi hanno deciso che il lidar poteva scansionare il vento imminente e determinarne il comportamento prima del contatto con la turbina. Per testare la loro idea, hanno installato lidar Turbine eoliche da 120 metri a Hovsor, un campo di addestramento danese per questo tipo di tecnologia.

Lidars ha analizzato il vento in avvicinamento usando un laser che emetteva luce infrarossa con una lunghezza d'onda di 1,55 micron. La luce dispersa è stata catturata da un dispositivo sensibile che rileva il ritorno di un solo fotone (la particella quantomeccanica che compone la luce) da migliaia di miliardi rilasciati dal laser.

Il dispositivo misura la velocità del vento ad un'altitudine di 40, 60, 80 e 100 metri dal suolo per 100-200 metri di fronte alla turbina. Quindi i dati raccolti vengono confrontati con le misurazioni del vento con un anemometro a tazza (che, ruotando nel vento, misura la sua velocità) per calibrare il lidar. Successivamente, un computer che analizza le informazioni dal lidar può essere collegato ai motori che regolano l'angolazione delle pale della turbina per aumentare la quantità di energia prodotta e ridurre la possibilità di danni.

Gli scienziati sono stati in grado di ottenere dati precisi a tutte le altezze vicino alla turbina. Ma durante l'installazione del dispositivo a terra, sono sorti numerosi problemi. Dirigendo il raggio laser in aria, dal basso verso l'alto, ha analizzato il "cono" con il punto di partenza alla base della turbina. Quindi puoi calcolare la velocità del vento, ma non puoi scoprire come cambia in una zona di 200 metri vicino al generatore. Per acquisire i dati, il raggio laser lidar deve essere inviato dal centro della turbina stessa.

L'installazione di un lidar al centro del generatore eolico ha causato difficoltà dovute alla forza centrifuga derivante dalla rotazione. Per il normale funzionamento del lidar, i ricercatori hanno sostituito il dispositivo tradizionale, in cui il raggio è guidato da specchi, un nuovo sviluppo con un sistema a fibra ottica.

Secondo Michael Harris, portavoce di Natural Power, uno sviluppatore di turbine eoliche con sede nel Regno Unito, il centro della turbina si sta trasformando in qualcosa di simile a un essiccatore a tamburo. La probabilità che il nuovo dispositivo fallisca è molto meno, poiché in essa la luce passa attraverso il cavo.

Un altro problema che gli scienziati hanno riscontrato durante l'installazione del lidar è il rumore elettrico proveniente dal generatore. Un rivelatore sensibile può deviare sotto l'influenza di correnti vaganti. I ricercatori hanno suggerito di avvolgere il lidar in un materiale protettivo che macini l'energia in eccesso.

Il risultato è un sistema che migliora la produzione di elettricità del 5%. Forse la cifra non è impressionante, ma per una turbina con una capacità di 4 megawatt, i risparmi sono di 38.000 dollari. all'anno Non dimenticare di aumentare la durata delle pale e del generatore stesso.

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