В последние годы рост ветроэнергетики в Немецкой бухте и Балтийском море значительно ускорился. Первые системы введены в эксплуатацию в 2008 году.
Сегодня ветряные турбины мощностью около 8000 мегаватт вращаются в водах Германии, что соответствует примерно восьми атомным электростанциям. Но место ограничено. По этой причине ветряные электростанции иногда строят очень близко друг к другу. Команда во главе с доктором.
Навид Ахтар из Helmholtz Zentrum Hereon обнаружил, что скорость ветра на ветряных электростанциях ниже по течению значительно замедляется. Как теперь пишут исследователи в журнале Nature Scientific Reports, этот эффект торможения приводит к удивительно крупномасштабной картине слабого ветра, заметной по средней скорости ветра. В среднем они простираются от 35 до 40 километров, а при определенных погодных условиях – до 100 километров.
Таким образом, мощность соседней ветряной электростанции может быть снижена на 20-25 процентов, что в конечном итоге приведет к экономическим последствиям. Если ветряные электростанции планируются близко друг к другу, этот эффект следа необходимо учитывать в будущем.
Сочетание климатических данных и данных ветряной электростанции
В своем исследовании Навид Ахтар, эксперт по моделированию регионального климата, и его коллеги заглянули в будущее и оценили характеристики ветра для среднесрочной целевой стадии расширения морских месторождений.
Они использовали компьютерную модель COSMO-CLM, которая также используется метеорологическими службами и которая способна детально разрешать погодные ситуации на региональном уровне – в данном случае для всего Северного моря и в сочетании с будущей характеристикой ветряной электростанции – в их районе. а также количество и размер турбин. В качестве основы они использовали план ветряных электростанций для Северного моря от 2015 года. Здесь есть ветряные электростанции, некоторые из которых еще не построены.
Тормозной эффект, особенно в стабильных погодных условиях
Навид Ахтар использовал модель COSMO для расчета скорости ветра над Северным морем за период с 2008 по 2017 год с учетом ряда различных погодных условий. Результаты ясно показывают, что мы столкнемся с крупномасштабной картиной снижения скорости ветра, которая проявляет наибольшее расширение при стабильных погодных условиях, как правило, в марте и апреле. С другой стороны, в штормовые времена, особенно в ноябре и декабре, атмосфера настолько смешанная, что влияние следа от ветровой электростанции относительно невелико.
Чтобы проверить данные модели, команда сравнила модели с измерениями ветра с 2008 по 2017 год. Они использовали измерения, которые были записаны на двух исследовательских платформах в Северном море, и данные полетов по измерению ветра, которые коллеги из технического университета Брауншвейга выполняли над существующими ветряными электростанциями. Сравнение показывает, что исследователи Hereon правильно моделируют следы ветра.
Особенностью работы является то, что впервые был рассчитан полный десятилетний период для всего Северного моря. «Обычные модели потока для анализа ветряных электростанций имеют очень высокое пространственное разрешение, но позволяют рассматривать поле ветра только за короткий период времени», – говорит Ахтар. «Кроме того, их нельзя использовать для определения того, как ветряная электростанция изменяет воздушный поток на большой площади."
Хотя группа в основном занималась тем, насколько ветряные электростанции влияют друг на друга в их текущей работе, в ближайшем будущем они намерены исследовать, какое влияние снижение скорости ветра оказывает на жизнь в море.
Ветер и волны смешивают море. Это изменяет содержание соли и кислорода в воде, ее температуру и количество питательных веществ на определенных глубинах воды. Навид Ахтар: «Теперь мы хотели бы узнать, как пониженное перемешивание влияет на морскую экосистему."