POWSEIDOM JIP – nowa technologia zwiększa efektywność farm wiatrowych

Nowe technologie poprawiają opłacalność farm wiatrowych

Dokładne pomiary turbulencji atmosferycznej są najważniejsze dla projektowania trwałych i efektywnych turbin wiatrowych. W celu ich udoskonalenia powstał projekt POWSEIDOM JIP, którego liderem jest France Energies Marines. Celem badań był rozwój zaawansowanych narzędzi pomiarowych i modelowania turbulencji na obszarach morskich farm wiatrowych.

Cel projektu POWSEIDOM JIP

POWSEIDOM JIP miał dostarczyć narzędzia do precyzyjnej oceny turbulencji w warunkach morskich. Dzięki temu możliwe będzie lepsze projektowanie turbin oraz optymalizacja pracy farm wiatrowych, co zwiększy ich bezpieczeństwo i efektywność. Projekt ten jest wspierany przez najważniejsze organizacje związane z energetyką wiatrową, w tym Shell, EDF, Ocean Winds oraz instytuty badawcze, takie jak Ifremer i Centrale Méditerranée.

Lidar – kluczowa technologia w pomiarach wiatru na morzu

Tradycyjne maszty pomiarowe i anemometry są trudne do zastosowania na morzu ze względu na wysokie koszty instalacji i utrzymania. Alternatywą jest lidar, który jest technologią tańszą i bardziej niezawodną. Dotychczas brakowało jednak odpowiednich algorytmów umożliwiających precyzyjne pomiary turbulencji z użyciem tej technologii.

Wyzwania związane z turbulencją wiatrową

Turbulencja atmosferyczna to szybkie zmiany prędkości i kierunku wiatru, które generują wiry powietrzne obciążające turbiny. Szczególnie istotne jest to w lokalizacjach przeznaczonych na farmy wiatrowe z turbinami pływającymi. Pomiary terenowe pomagają weryfikować modele numeryczne oceniające warunki wiatrowe i turbulencję, co pozwala na optymalizację kosztów oraz zwiększenie bezpieczeństwa pracy farm.

Zbieranie danych w ramach badań

W celu uzyskania wartościowych danych naukowcy wykorzystali lidar WindCube v2.1 na wyspie Planier, położonej 9 km od brzegu. Pozwoliło to na pomiary w niezakłóconych warunkach, które odpowiadają realnym warunkom na farmach wiatrowych w rejonie Morza Śródziemnego. Lidar operował z częstotliwością 4 Hz, co stanowi czterokrotnie wyższą częstotliwość akwizycji niż w standardowych lidarach tego typu. Po 12 miesiącach badań zgromadzono istotne dane dotyczące prędkości i kierunku wiatru, intensywności turbulencji, rozkładu energii w atmosferze oraz występowania prądów strumieniowych w niskiej warstwie atmosfery.

Nowe algorytmy dla dokładniejszych pomiarów

W ramach projektu opracowano również metodę kompensacji ruchu lidara, który na morzu jest zwykle umieszczony na boi w ruchu. Aby zapewnić jak najdokładniejsze pomiary, badacze stworzyli eksperymentalne środowisko, gdzie lidar zamontowano na ruchomej platformie symulującej warunki pracy na morzu. Wyniki porównano z danymi z nieruchomego lidara, co pozwoliło opracować wstępną wersję algorytmu kompensacji ruchu. Wyniki badań opublikowano w międzynarodowym czasopiśmie naukowym „Remote Sensing” w kwietniu 2024 roku.

Główne osiągnięcia projektu

• Charakterystyka turbulencji w rejonie Zatoki Lwiej na podstawie pomiarów lidarowych.
• Stworzenie algorytmu kompensacji ruchu dla lidara zamontowanego na boi.
• Opracowanie zaleceń dotyczących projektowania turbin wiatrowych w regionie Morza Śródziemnego.
• Zestawienie danych porównujących pomiary anemometryczne i lidarowe.
• Metodologia analizy turbulencji atmosferycznej oparta na metodzie wariancji stosowanej do pomiarów lidarowych.

Finansowanie i przyszłość badań

Projekt POWSEIDOM JIP trwał 30 miesięcy (2021-2024) i miał budżet 834 tys. euro. Otrzymał dofinansowanie w wysokości 284 tys. euro z budżetu francuskiego państwa w ramach programu inwestycyjnego France 2030. Wyniki projektu posłużą do dalszego rozwoju w ramach DRACCAR-NEMO JIP, który rozpoczął się w 2023 roku.

Partnerzy projektu

W badaniach uczestniczą m.in. France Energies Marines, Centrale Méditerranée, Shell, Ifremer, Ocean Winds, EDF, Region Sud Province Alpes Côte D’Azur, Polemer Bretagne Atlantique, Polemer Méditerranée i Vaisala.

Źródło: France Energies Martines