مدلی برای تغییرات باد که مبتنی بر تلاطم است، نوسانات مشاهده شده در توان خروجی توربین های بادی را توضیح می‌دهد.

توربین بادی

توربین بادی عملکرد خود را مدیون تغییرات هواست. تغییر دائم سرعت باد منجر به نوسانات توان شده و می‌تواند پایداری شبکه برق را برهم بزند. تحقیقی جدید نوسانات توان بادی مشاهده شده را در قالب نظریه‌ی تلاطم توضیح داده و نشان می‌دهد که چگونه می‌شود  اختلالات توان را با ترکیب توان خروجی چندین توربین با فواصل دور تا حدی مرتفع کرد. نتایج به دست آمده می‌تواند در تصمیم‌گیری برای پایدارسازی شبکه با استفاده از ترکیب منابع انرژی مفید باشد.

باد هر دقیقه و هر ساعت تغییر می‌کند اما عموماً هر چه فاصله زمانی تغییرات  Δtبیشتر باشد، تغییر سرعت باد هم بیشتر است. این بستگی زمانی به علت حرکت همبسته درون ذرات هوای متلاطمی است که اِدی نامیده می‌شوند. مدل‌های تلاطمی پیش‌بینی می‌کنند که توزیع یا طیف تغییرات سرعت باد متناسب با Δt^ 2∕۳است . داده‌های یک تک توربین بادی همین بستگی Δt^ 2∕۳ را در نوسانات توان نشان می‌دهد اما چرایی آن هرگز به طور کامل توضیح داده نشد.

ماهش باندی Mahesh Bandi از مرکز علوم و فنون اوکیناوا در ژاپن طیف توان بادی را از نظریه‌ی تلاطم مقدماتی به دست آورده است. او دریافت که بزرگترین اِدی‌ها (به عرض حدود Km100) تاثیر زیادی روی نوسانات توان، حتی در فواصل زمانی کوتاه، دارند. حرکات همبسته درون این اِدی‌های بزرگ توضیح‌ می‌دهد که چرا چندین توربین در زمینی به وسعت  ۱۰۰km تقریباً رفتاری مشابه به همان بستگی Δt^ 2∕۳ مربوط به یک تک توربین را دارند. برای هموار کردن- یا کاهش دادن- این نوسانات در مقیاس‌های زمانی کوتاه، باید توان بادی مراکزی با فاصله بزرگتر از Km 100 را با هم ترکیب کرد. البته باندی نشان داد که مقدار این هموارسازی محدود است: در بهترین حالت طیف نوسان‌ها به صورت Δt^ 4∕۳ در می‌آید که در شبکه‌های برق ایرلند و تگزاس دیده‌ می‌شود.

این تحقیق در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.

منبع : Gusts in the Wind

مطالب مرتبط

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *