Moderne vindgeneratorer "forbereder" seg på mottak av vind lenge før den dukker opp

Artikkelen beskriver nytt utstyr som lar vindgeneratorer automatisk tilpasse seg luftstrømmen.

Det ser ut til at innsamling av vindenergi er en enkel sak. Luft går gjennom turbinbladene og får den til å rotere. Turbinen driver generatoren. En generator produserer strøm. Men faktisk er ikke alt så enkelt.

Vindgeneratorer uten feil installeres i området hvor stormer ofte raser. En sterk vind kan skade eller til og med ødelegge luftturbiner hvis de er i feil vinkel. De bør finjusteres slik at kraftige vindkast roterer og ikke ødelegger bladene. Slik justering er en vanlig ting i arbeid med turbinutstyr.

Denne prosessen kan forenkle teknologien som er skapt Torben Mikkelsen og kollegene hans fra det danske nasjonale laboratoriet for bærekraftige energikilder Risoe DTU. Dr. Mikkelsen jobber med et system som lar hver generator skanne motvind og forhåndsjustere bladene.

Kjerneteknologi kalt lidar (LIDAR - den meteorologiske infrarøde laserlokalisatoren) har vært kjent siden 70-tallet. I likhet med radaren sender den elektromagnetiske bølger, og analyserer deretter de som har kommet tilbake, og bestemmer hva de kjemper mot.

Den store bølgelengden til radaren lar deg bare registrere store gjenstander. Lidaren bruker lysbølger. Lengden deres er mye kortere, og de kjemper lett mot små gjenstander. Forresten, menneskets syn er basert på lysbølger. Korte bølger brukt i vind lidar, slå av fra små partikler, for eksempel vanndråper, støv, pollen og saltkrystaller, hvis bevegelse relativt nøyaktig kan bestemme vindhastigheten.

Dr. Mikkelsen og kollegene bestemte at lidaren kunne skanne den forestående vinden og bestemme dens oppførsel før kontakt med turbinen. For å teste ideen deres, installerte de lokkar på 120 meter vindmøller i Hovsor, en dansk treningsplass for denne typen teknologi.

Lidars analyserte vinda som nærmet seg ved hjelp av en laser som ga ut infrarødt lys med en bølgelengde på 1,55 mikron. Stray-lys ble fanget opp av en følsom enhet som oppdager tilbakeføringen til og med ett foton (den kvantemekaniske partikkelen som utgjør lyset) fra tusenvis av milliarder frigitt av laseren.

Enheten måler hastigheten på vinden i en høyde av 40, 60, 80 og 100 meter over bakken i 100-200 meter foran turbinen. Deretter sammenlignes de innsamlede dataene med vindmålinger med et koppanemometer (som, roterer i vinden, måler hastigheten) for å kalibrere lidaren. Etter det kan en datamaskin som analyserer informasjon fra lidaren kobles til motorer som justerer vinkelen på turbinbladene for å øke mengden energi som produseres og redusere muligheten for skade.

Forskere var i stand til å skaffe nøyaktige data i alle høyder i nærheten av turbinen. Men når du installerer enheten på bakken, oppsto det en rekke problemer. Direkte laserstrålen i luften, nedenfra og opp, analyserte han ‘kjeglen’ med utgangspunktet ved bunnen av turbinen. Så du kan beregne vindhastigheten, men du kan ikke finne ut hvordan den endrer seg i en 200-meters sone i nærheten av generatoren. For å ta data skal lidar laserstråle sendes fra midten av selve luftturbinen.

Installasjonen av en lidar i midten av vindgeneratoren forårsaket vanskeligheter på grunn av sentrifugalkraften som oppsto ved rotasjonen. For normal drift av lidaren erstattet forskerne den tradisjonelle enheten, der bjelken ledes av speil, en ny utvikling med et fiberoptisk system.

I følge Michael Harris, talsperson for Natural Power, en britisk-basert vindmølleutvikler, blir senteret av turbinen til noe som en trommelføner. Sannsynligheten for at den nye enheten vil mislykkes, er mye mindre, siden i den går lyset gjennom kabelen.

Et annet problem som forskere møtte når de installerte lidaren er elektrisk støy fra generatoren. En sensitiv detektor kan avvike under påvirkning av herreløse strømmer. Forskere har foreslått å pakke lidaren i et beskyttende materiale som kaster overflødig energi.

Resultatet er et system som forbedrer strømproduksjonen med 5%. Kanskje er tallet ikke imponerende, men for en turbin med en kapasitet på 4 megawatt er besparelsen 38.000 dollar. per år. Ikke glem å øke levetiden til knivene og selve generatoren.

Se også: Innkraftgeneratorer i Russland: hvordan velge, installere og unngå skuffelse