New National Science Foundation och Department of Energy-finansierad forskning belyser en tidigare outforskad konsekvens av den globala spridningen av vindkraftsanläggningar:en kölvatteneffekt från uppvindsanläggningar som kan minska energiproduktionen hos sina grannar i medvind.
I samarbete med National Renewable Energy Laboratory (NREL), fakulteten vid University of Colorado Boulder (CU) och University of Denver (DU) utvecklade uppsatsen, "Kostnader och konsekvenser av vindkraftverkens vakna effekter till följd av okoordinerad vindenergiutveckling, " som visas i Naturenergi . Studien använder atmosfärisk modellering tillsammans med ekonomisk och juridisk analys för att visa att vindanläggningens vakna effekter - som uppstår när grupper av turbiner minskar vindhastigheten för miles bakom dem - är mätbara och förutsägbara.
"Detta arbete argumenterar för mer genomtänkt utbyggnad av vindenergi, sa Julie Lundquist, en forskare vid CU och huvudförfattare till studien. Lundquist, som arbetar med NREL:s National Wind Technology Center, är docent vid CU Boulders avdelning för atmosfäriska och oceaniska vetenskaper och stipendiat vid CU/NREL Renewable and Sustainable Energy Institute. Uppsatsen är medförfattare av K. K. DuVivier från DU:s Denver Sturm College of Law, samt Daniel Kaffine och Jessica Tomaszewski från CU.
Vindanläggningens vak har observerats sträcka sig upp till 25 miles. Av de 994 enskilda vindanläggningarna i USA 2016, nästan 90 procent är inom 25 miles från en annan vindanläggning, som alla kan uppleva vakna effekter.
"Precis som vattenanvändare uppströms medvetet eller omedvetet kan lägga på ytterligare kostnader nedströms, samma effekt är i spel här, sa Kaffine, en professor vid CU Boulders ekonomiavdelning. Forskning visar att vakna effekter inte undergräver vindenergi eftersom de är förutsägbara och bara uppstår under specifika atmosfäriska förhållanden.
"Förutom att understryka värdet av noggrant planerad vindparksplacering – särskilt när USA ger sig i kast med storskalig havsbaserad vindkraftsutbyggnad – exemplifierar denna typ av banbrytande forskning vad som gör NREL till en ledare inom omvandling av globala energiteknologier och system, sa Johney Green, biträdande labbdirektör för mekaniska och termiska teknikvetenskaper vid NREL.
De största vakna effekterna inträffade när vinden var i en viss riktning och på natten när temperaturen svalnade. De allvarligaste vakna effekterna inträffar bara mindre än 4 procent av tiden för vindanläggningarna som simuleras i denna studie, vilket indikerar att kölvattenförluster kan förutses och hanteras. Datorsimuleringar gjorde det möjligt för forskare att kvantifiera förlusten av vindproduktion. Under den studerade månaden, kraftproduktionen sjönk med 8 procent vid medvindsanläggningen när uppvindsplatsen var en del av simuleringen.
Tom Baerwald, programdirektör för National Science Foundations program Dynamics of Coupled Natural and Human Systems, sade projektet utforskar kopplingarna mellan ekonomiska och juridiska frågor och de geofysiska processerna i vindenergiproduktion. "Dessa resultat främjar vår förståelse av dessa interaktioner och ger vägledning för framgångsrik utveckling av förnybar energi för framtiden."
