La produzione di energia eolica offshore è diventata una fonte di energia rinnovabile sempre più promettente. Molto sugli effetti aerodinamici dei parchi eolici più grandi, però, rimane poco compreso. Nuovi lavori in questa settimana Journal of Renewable and Sustainable Energy cerca di fornire maggiori informazioni su come le strutture necessarie per i parchi eolici influenzino il flusso d'aria.

Scienziati della Cranfield University e dell'Università di Oxford presentano un modello teorico per stimare gli effetti aerodinamici delle torri delle turbine eoliche sulle prestazioni dei parchi eolici. Usando quello che viene chiamato un metodo di bilanciamento del momento accoppiato a due scale, il gruppo è stato in grado di ricostruire teoricamente e computazionalmente le condizioni che i grandi parchi eolici potrebbero dover affrontare in futuro, compreso l'effetto di smorzamento che viene fornito con le turbine distanziatrici vicine l'una all'altra.

Una caratteristica fondamentale della carta, ha detto l'autore Lun Ma, è che questo aggiornamento più recente al loro modello guarda oltre il rotore di una turbina eolica.

"In questo documento, abbiamo nuovamente preso in considerazione l'influenza delle torri delle turbine eoliche che fungono da strutture di supporto, che è stato ignorato nel modello di impulso originale a due scale, "Ma ha detto. "Pertanto, essenzialmente, il nuovo modello ci aiuta a comprendere il potenziale impatto delle strutture di supporto delle turbine eoliche sull'effetto di blocco del parco eolico".

Anche i grandi parchi eolici offshore subiscono un effetto di blocco, in cui il vento rallenta avvicinandosi alle turbine, così come un effetto scia, in cui le turbine rallentano il vento al loro passaggio.

Prevedere con precisione tali caratteristiche di un parco eolico prima di costruirlo, però, rimane una grande sfida per il settore.

Per arrivare a questa domanda, i ricercatori si sono rivolti alla modellazione del momento a due scale che simula come diminuiscono le efficienze delle singole turbine eoliche man mano che più sono distanziate l'una dall'altra all'interno di un parco eolico se considerate in un ideale, parco eolico infinitamente grande.

"Questa riduzione dell'efficienza prevista dal modello di quantità di moto a due scale è strettamente correlata all'effetto di blocco del parco eolico, "Ma ha detto. "Tuttavia, il modello di impulso originale a due scale era un modello altamente semplificato e necessitava di ulteriori miglioramenti per le applicazioni pratiche."

Il gruppo ha combinato l'equazione dell'equilibrio del momento con un altro approccio, chiamata teoria del disco attuatore, che consentono loro di includere altri fattori, come l'impatto delle strutture di supporto delle turbine. L'approccio ha permesso loro di iniziare a considerare scenari più pratici, come i parchi eolici di dimensione finita.

Hanno quindi condotto simulazioni utilizzando la fluidodinamica computazionale per verificare che tali strutture contribuiscano all'effetto di blocco, in particolare attraverso la resistenza al vento che producono.

Ma ha detto che il gruppo cercherà di capire meglio come cambia l'effetto del blocco con le condizioni meteorologiche.