Ainutlaatuisia ominaisuuksia tuuli vuoristoisessa maanteissä

Vuoristomaiset ja monimutkaiset maastot osoittavat tuulien käyttäytymistä, joka eroaa merkittävästi tasaisista tai offshore-ympäristöistä. Näiden sääolosuhteiden ymmärtäminen on ensimmäinen askel arvioitaessa toteutettavuutta.

Nopeutetut virrat ja turbulenssi

Kiipeämiset, huiput ja kulkee usein [] kiihtyvä tuulen nopeus[] johtuen Venturi vaikutus, jossa ilma on pakotettu läpi kapea aukkoja tai yli huiput. Tämä voi tuottaa keskimäärin tuulen nopeus 20.40% korkeampi kuin ympäröivät alangoilla, tehden tiettyjä vuori harjanteet poikkeuksellisen tuottava. Kuitenkin, sama topografia aiheuttaa voimakas turbulenssi, erityisesti Lee rinteet ja syvä laaksoissa. Turbulenssi vähentää turbiinin tehokkuutta ja lisää mekaanista väsymystä, vaativat huolellista istumista ja vankka turbiinin suunnittelu.

Rannikko- ja kausimallit

Vuoristotuulijärjestelmät vaikuttavat voimakkaasti paikallisiin lämpögradientteihin. Päivisin noususuuntaiset anabaatiset tuulet kehittyvät auringon säteilyn kuumottamana; yöllä alas alas putoavat katabatic tuulet kanava viilentävät ilmaa laaksoihin. Nämä syklit voivat luoda ennustettavia ikkunoita korkealla tuulen sukupolvella, vaikka ne voivat myös tuottaa kausia matala tai seisova tuuli. Kausivaihtelut, kuten vahvemmat talvituulet johtuen suuremmista painegradienteista, on otettava huomioon energian tuottoarvioissa.

Tärkeimmät toteutettavuustekijät

Sen määrittäminen, voiko vuoristoinen alue tukea elinkelpoista tuulipuistoa, edellyttää teknisten, ympäristöllisten ja taloudellisten parametrien matriisin analysointia.

Tuulivoimavarojen arviointi

Tarkka tuulivoimavarojen arviointi on ratkaisevan tärkeää. Vakioidun maan maastotekniikan käyttö epäonnistuu usein monimutkaisessa topografiassa. Kehittäjien on käytettävä seuraavia yhdistelmiä:

  • LiDAR ja SODAR kaukokartoitus:[ Nämä laitteet mittaavat tuulen nopeutta ja suuntaa useilla korkeuksilla ja voivat kaapata virtausvaihteluja kukkuloilla paremmin kuin perinteiset mastoja.
  • Computational Fluid Dynamics (CFD) modeling:[ korkean resoluution CFD simulaatiot, kuten ne, jotka käyttävät Weather Research and Forecasting (WRF) -mallia, aiheuttavat maastoon kohdistuvan virtauksen kiihtyvyyden, erottelun ja herätysvaikutukset.
  • Pitkän aikavälin mittaukset paikan päällä:[ Vähintään 12.24 kuukauden tietojen suositellaan kaappaavan vuoden välillä tapahtuvan vaihtelun. Mittaukset on tehtävä napakorkeudessa ja useissa ehdokasturbiinipaikoissa.

Kansainvälinen energiajärjestö ............................................................................................................................................................................................................................................................

Topografinen kompleksisuus ja sivuston valinta

Kaikki vuoret eivät ole sopivia. Ihanteellinen sivustoja ominaisuus:

  • Pitkät, sileät harjut, jotka ovat johdonmukaisesti suuntautuneet vallitseviin tuuliin.
  • Minimal preforor escuits, joka luo varjo- tai herätysvaikutuksia.
  • Neljännökset, jotka vähentävät rakennuskustannuksia ja eroosioriskejä.

Haudutettu, leikelty maasto, jossa on lukuisia huiput ja satulat voivat sirotella tuulivaroja ja lisätä turbulenssien voimakkuutta yli hyväksyttävän rajan. Kohteen valinnan on myös otettava huomioon lumivyöryjä polkuja, kallion putoamisalueita ja maanvyörymän alttiutta.

Ympäristöön ja yhteiskuntaan liittyvät näkökohdat

Vuoristoekosysteemit ovat usein hauraita ja isäntämaisia endeemisiä lajeja. Toteutettavuusarvioinneissa on otettava huomioon seuraavat seikat:

  • Lintu- ja lepakkotutkimukset:[] Ridgejä käytetään usein muuttolintujen lentoväylinä. Tutka- ja akustinen seuranta auttaa tunnistamaan törmäysriskejä ja kausiluonteisia välttelystrategioita.
  • Näkyvä ja meluvaikutus:[ Turbiineja, jotka ovat näkyvissä näkyvillä suurilla matkoilla ja jotka voivat vaikuttaa matkailuun ja kulttuurimaisemiin. Melun leviäminen laaksoissa voi vahvistaa tai heijastaa ääntä odottamattomilla tavoilla.
  • Vesivarat ja maaperän eroosio:[ Rakennusteiden tiet ja turbiinien perustukset voivat horjuttaa rinteitä. Kunnolliset viemäri- ja regenerointisuunnitelmat ovat tarpeen.

Varhaisen ja merkityksellisen yhteistyön paikallisyhteisöjen kanssaon olennaisen tärkeää, että myös alkuperäisväestöt, joilla voi olla maaoikeuksia, voivat tehdä tai rikkoa hankkeen syrjäisissä ja arvokkaissa maisemissa.

Infrastruktuuri ja verkko-integrointi

Turbiinien osien (laatat usein yli 50 metriä) kuljettaminen vuoristoalueille edellyttää erikoislogistiikkaa. Monissa hankkeissa tarvitaan kapeiden teiden parantamista, tilapäisten siltojen rakentamista tai helikoptereiden käyttämistä loppukokoonpanoon. Verkkoyhteys on toinen este: syrjäiset vuoret voivat olla kaukana siirtolinjoista, ja uusien yhteyksien rakentaminen suojelualueiden kautta voi kestää viivästyksiä. []Hybridiratkaisut , kuten tuuli- ja aurinko- tai akkuvarastoinnin, voivat vähentää tarvetta välittömästi verkosta ja parantaa projektitaloudellista tilannetta.

Taloudellinen elinkelpoisuus

Vuoristoalueiden pääomakustannukset ovat tyypillisesti 20.60 prosenttia suuremmat kuin tasaisella maastolla perustusten, teiden ja pidempien toimitusketjujen vuoksi. Myös käyttökustannukset ovat koholla vaikean huoltoyhteyden vuoksi. Paremmista tuulivaroista saatavat suuremmat kapasiteettitekijät voivat kuitenkin kompensoida nämä kustannukset. Tarkka tasoitettu energian kustannus (LCOE)[ analyysiin on sisällyttävä:

  • Turbiini- ja tornikustannukset (mukaan lukien jyrkkien rinteiden tornit)
  • Tien- ja perustustojen rakentaminen
  • Verkkoyhteys toimii
  • Käytöstäpoisto- ja ennallistamislainat
  • Sääriskistä aiheutuvat vakuutusmaksut

:n mukaan kansainvälinen uusiutuvan energian virasto (IRENA):n mukaan tuulivoimalla voidaan edelleen saavuttaa LCOE-arvoja 40..80 USD/MWh, jotka ovat kilpailukykyisiä muiden uusiutuvien energialähteiden kanssa, kun resurssin laatu on korkea.

Teknologiset ratkaisut ja innovaatiot

Turbiini- ja seurantateknologian kehitys parantaa jatkuvasti vuoristotuulivoimahankkeiden toteutettavuutta.

Turbiinisuunnittelun mukauttaminen

  • Kylmä-ilmastopaketit:[ Turbiinit korkea-asteen asennuksessa tarvitsevat terälämmitysjärjestelmiä, jotka voivat aiheuttaa epätasapainoa ja vähentää virrankulutusta. Jäänpoistoteknologia on nyt vakio monille alppi-installaatioille.
  • Lisätty aalto- ja pitch-ohjaus:[] Edistyneet ohjausalgoritmit voivat reagoida tuulen nopeisiin suunnan muutoksiin ja turbulenssiin, jolloin kuormat vähenevät energian talteenoton aikana.
  • Moduuli- ja kevyttornit:[ Hybriditornit (teräsrunkoinen betonirunko, jonka yläosa on terästä) tai ristikkotornit voidaan kuljettaa paloina ja pystyttää vaikeille perustuksille.

Kaukokartoitus ja seuranta

Reaaliaikaiset kaukovalvontajärjestelmät, mukaan lukien lämpökameroilla ja tärinäantureilla varustetut lennokit, mahdollistavat kuntoperusteisen huollon kiinteiden aikataulujen sijaan. Koneoppimismallit voivat ennustaa komponenttivian, joka perustuu turbulenssiin ja tärinätietoihin, ja minimoida seisokkia paikoissa, joissa huoltohenkilöstö saattaa tarvita koko päivän päästäkseen turbiiniin.

Energian varastointi- ja hybridijärjestelmät

Parituuli, jossa on pumpattu vesivarasto. Vuoristoaltaita käytettäessä luo lähteen, joka on uusiutuva. Pienemmät hankkeet voivat integroida akkuvaraston tasaiseen tuotantoon ja ottaa hintapalkkioita huippukysynnän aikana. Hybridituuli-allas maatilat monimutkaisessa maastossa hyötyvät myös toisiaan täydentävistä sukupolvista: tuulet piristyvät usein yöllä tai talvella, kun taas aurinkopiikit ovat kirkkaana vuoristopäivänä.

Tapaustutkimukset ja maailmanlaajuiset esimerkit

Käytännön käyttöönotto osoittaa, että vuoristoiset tuulivoimahankkeet ovat saavutettavissa huolellisella suunnittelulla.

  • Norway... Fosen Vind (hanke on nyt osittain kehitetty):[.Napapiirin yläpuolella sijaitseva tuulipuistojen ryppää käyttää kylmäilmastoturbiineja ja laajaa lintujen seurantaa. Se osoittaa, että vuoristotuuli voi tuottaa erittäin suuria kapasiteettitekijöitä (usein yli 40 prosenttia).
  • Alppien tuulivoima-asemat (esim. Mont Crosin, Gütsch): Jurassa ja Alpeilla turbiinit sijoitetaan yli 1200 metrin korkeuksiin. Tiukat ympäristömääräykset edellyttävät mustien metsänhoitoalueiden hillitsemistoimenpiteitä, jotka osoittavat, että luonnonvaraiset eläimet voivat elää rinnakkain tuulipuistojen kanssa, kun takaiskuja ja valvontaa sovelletaan tiukasti.
  • Andien hankkeet Perussa ja Chilessä:[] Atacaman rantavuorilla ja korkea-korkeuden puulla tarjoavat vahvoja, vakaita tuulia. Kehittäjät käyttävät LiDAR-pohjaisia resurssiarviointeja ja modulaarista tienrakennusta ekologisen jalanjäljen minimoimiseksi. [NREL-tuulikartat ovat tukeneet varhaisvaiheen kohteiden tunnistamista näillä alueilla.

Päätelmät

Arvioidaan tuulivoiman toteutettavuutta vuoristoisilla ja monimutkaisilla maastoalueilla on monitahoinen haaste, joka vaatii tiukkaa tutkimusta, pitkälle kehitettyä mallintamista ja mukautuvaa teknologiaa. Vaikka esteet ovat turbulenssi, vaikea pääsy, ympäristöherkkyys. Vaikka esteet ovat todellisia, ne eivät ole ylitsepääsemättömiä. Hankkeet, joissa onnistutaan yhdistämään perusteellinen tuulivoimavarojen arviointi, vankka ympäristöasioiden hallinta, yhteisön sitoutuminen ja turbiinien suunnittelu erityisesti suunniteltu ankariin olosuhteisiin. Kun turbiiniteknologia jatkaa kehitystä ja parhaiden käytäntöjen vakiinnuttamista, vuoristot edistävät yhä enemmän globaalia uusiutuvan energian yhdistelmää, joka tarjoaa puhdasta sähköä alueille, jotka ovat pitkään luottaneet fossiilisiin polttoaineisiin. Keskeistä on edetä tietoon perustuvalla varovaisuudella, kohdella jokaista sivustoa ainutlaatuisena ja vipuvoimaisena jokaisen käytettävissä olevan työkalun osalta CFD-malleista kylmäilmaturbiinisarjoiksi.