ساخت نیروگاه های بادی کار آمدتر و مفیدتر

به گزارش انرژی پاک به نقل از ساینس دیلی: با توجه به افزایش تقاضای انرژی، محققان در Beerend Penn State و دانشگاه تبریز، ایران، یک الگوریتم یا رویکرد را برای طراحی مزارع بادی کارآمد، که باعث تولید درآمد بیشتر برای سازندگان و انرژی تجدیدپذیر برای مشتریانشان شده اند، به پایان رسانده اند.

استفاده از انرژی بادی نه فقط در آمریکا رو به افزایش است

محمد رسولی، استادیار مهندسی برق در دانشکده برند، گفت: «استفاده از انرژی بادی نه فقط در آمریکا رو به افزایش است.» بهره وری پانل های خورشیدی کمتر از ۲۵ درصد است و هنوز موضوعی از تحقیقات فعلی است. از طرف دیگر، توربین های بادی بسیار کارآمد هستند و بیش از ۴۵ درصد انرژی باد را به برق تبدیل می کنند.

اگرچه توربین های بادی کارآمد هستند، طرح های مزرعه باد اگر به درستی طراحی نشده باشد می تواند این کارایی را کاهش دهد. رسولی گفت: سازندگان همیشه توربین ها را در مکان هایی با بالاترین سرعت باد قرار نمی دهند، جایی که آنها بیشترین توان را تولید می کنند. فاصله توربین نیز مهم است – چون توربینها باعث ایجاد کششی می شوند که سرعت باد کاهش می یابد، اولین توربین هایی که به باد می رسند قدرت بیشتری را نسبت به آنچه که بعد از آن می آیند، تولید می کنند.

به گفته محققان، برای ساخت موثرترین مزارع بادی، طراحان باید این عوامل را با توجه به سرعت باد و فاصله بین توربین و همچنین اندازه زمین، جغرافیا، تعداد توربین ها، میزان پوشش گیاهی، شرایط هواشناسی، هزینه های ساخت و ساز و دیگر ملاحظات، مورد توجه قرار دهند.

حتی با کمک مدل های ریاضی، همبستگی همه این عوامل برای پیدا کردن یک طرح مطلوب دشوار است.

رسولی گفت: “این رویکرد چند هدفه است.” “ما یک تابع داریم و می خواهیم آن را با در نظر گرفتن محدودیت های مختلف بهینه سازی کنیم.”

رسولی اضافه کرد: “روش های تحلیلی نیاز زیادی به محاسبات دارند.” “این روش BBO محاسبات را به حداقل می رساند و نتایج بهتر، پیدا کردن راه حل بهینه در هزینه های کمتر محاسباتی را ارائه می دهد.”

محققان دیگر در سال های ۲۰۱۷ و ۲۰۱۸ نسخه های ساده ای از روش BBO را برای محاسبه طرح های مزرعه باد مناسب استفاده کردند، اما در این نسخه های ساده، تمام عوامل موثر بر طرح بهینه را در نظر نگرفته اند.

محققان دانشگاه Penn State و دانشگاه تبریز این رویکرد را با استفاده از متغیرهای اضافی شامل داده های واقعی بازار، زبری سطح، که بر میزان انرژی در باد تاثیر می گذارد، و میزان باد هر توربین دریافت می کنند.

گروه تحقیقات در ضمن رویکرد BBO را با استفاده از مدل‌های واقعی برای محاسبه‌ی دنباله‌ها – بادهای آرامی که بعد از وزش باد از میان توربین‌ها تولید می‌شود، مشابه دنباله‌های آب بعد از رد شدن قایق- و آزمایش مقدار حساسیت مدل به عوامل دیگر مانند نرخ بهره، محرک‌های مالی و تفاوت هزینه‌های تولیدی، بهبود دادند. نتایج به دست آمده در مجله‌ی Cleaner Production به صورت آنلاین در ماه نوامبر منتشر خواهد شد

رسولی در ادامه گفت: “این یک رویکرد بهینه سازی واقع بینانه تر نسبت به برخی از روش های ساده سازی است که خارج از آن وجود دارد.” “این برای مشتریان، تولید کنندگان و به منظور شبکه های بزرگتر، مزارع بادی بزرگتر بهتر خواهد بود.”

با استفاده از داده های بیشتر، مانند گزارش های هواشناسی به روز شده و اطلاعات سازنده، محققان می توانند از روش BBO برای بهینه سازی طرح های مزرعه بادی در بسیاری از نقاط مختلف استفاده کنند، به این ترتیب طراحان مزارع بادی در سراسر جهان بهتر از زمین خود استفاده می کنند و در این صورت برای پاسخگویی به نیازهای مصرف کنندگان انرژی بیشتری تولید می کنند.