交錯離散式布局可讓風力渦輪機效率提高33%

　　美國特拉華州大學Cristina Archer教授所在的大氣與能源研究小組發現,交錯離散布局的風力渦輪機能夠將海岸風力發電廠的效率提升33%。“若每一排風力渦輪機實現交錯離散式布局,風力發電效率可顯著提升,” 特拉華州大學地球、海洋與環境學院物理海洋科學、工程和地理副教授Archer表示。
　　上月,該發現在《地球物理研究通訊》發表,旨在幫助工程師設計更有效的海岸風力發電廠。
　　研究人員將位于瑞士的一個海邊風力發電廠作為研究對象,并將電廠目前網狀緊湊的渦輪布局與其他六種不同方案進行比較。在其中一項方案中,研究人員將渦輪整齊排列、松散布局。而在另外的方案中,他們對每一排渦輪進行調整,使其最終布局類似劇院里交錯布局的觀眾席。
　　在精密模擬中,研究團隊計量渦流流量-風力渦輪葉旋轉時,會產生順風-以及空氣運動對于周邊渦輪的影響。
　　他們發現,最高效的布局是兩種方式的結合,即交錯離散式布局。該布局方式能夠降低渦流引起的損耗,并將風力渦輪能效提高三分之一。
　　最優配置中,每一排渦輪面朝盛行風向,如在美國東海岸,每年夏天的盛行風向是西南。在多數地區,每年不同季節有不同的盛行風向。因此,適應某個季節的最優配置,并不代表是全年最佳選擇。
　　考慮上述各種因素能夠為風力發電廠布局與設計提供有效幫助。“我們希望系統地權衡這些因素,逐一具體分析,” Archer表示。
　　該研究是Archer可持續能源生產之風力發電與應用的重點項目。Archer擁有氣象學與工程學背景,其利用天氣數據與復雜的計算來衡量風力作為主要能源的潛力。
　　去年,Archer與斯坦福大學的同行Mark Jacobson發現,風力發電機渦輪能夠滿足全世界半數能源需求,且幾乎不對環境產生破壞作用。
　　接下來的研究中,Archer與Jacobson考察了各個季節世界的風能潛力,發現在多數海岸或大陸上適合建立風力發電廠的地區,風能最豐富的時期是每年的12月至次年2月。
　　盡管風能潛力隨季節變化,但研究人員表示,目前世界有足夠的風能滿足地區電力需求。
　　這些發現發表在《實用地理》上,并且公布了詳細的地圖與表格數據,總結了世界風能季節性變化與縫補。
　　“我希望這些能夠幫助人們了解全球風能的規模,” Archer表示。