美國特拉華州大學(xué)Cristina Archer教授所在的大氣與能源研究小組發(fā)現(xiàn),交錯離散布局的風(fēng)力渦輪機能夠?qū)⒑０讹L(fēng)力發(fā)電廠的效率提升33%。“若每一排風(fēng)力渦輪機實現(xiàn)交錯離散式布局,風(fēng)力發(fā)電效率可顯著提升,” 特拉華州大學(xué)地球、海洋與環(huán)境學(xué)院物理海洋科學(xué)、工程和地理副教授Archer表示。
　　上月,該發(fā)現(xiàn)在《地球物理研究通訊》發(fā)表,旨在幫助工程師設(shè)計更有效的海岸風(fēng)力發(fā)電廠。
　　研究人員將位于瑞士的一個海邊風(fēng)力發(fā)電廠作為研究對象,并將電廠目前網(wǎng)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(diào)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(fēng)力渦輪葉旋轉(zhuǎn)時,會產(chǎn)生順風(fēng)-以及空氣運動對于周邊渦輪的影響。
　　他們發(fā)現(xiàn),最高效的布局是兩種方式的結(jié)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(fēng)力渦輪能效提高三分之一。
　　最優(yōu)配置中,每一排渦輪面朝盛行風(fēng)向,如在美國東海岸,每年夏天的盛行風(fēng)向是西南。在多數(shù)地區(qū),每年不同季節(jié)有不同的盛行風(fēng)向。因此,適應(yīng)某個季節(jié)的最優(yōu)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(fēng)力發(fā)電廠布局與設(shè)計提供有效幫助。“我們希望系統(tǒng)地權(quán)衡這些因素,逐一具體分析,” Archer表示。
　　該研究是Archer可持續(xù)能源生產(chǎn)之風(fēng)力發(fā)電與應(yīng)用的重點項目。Archer擁有氣象學(xué)與工程學(xué)背景,其利用天氣數(shù)據(jù)與復(fù)雜的計算來衡量風(fēng)力作為主要能源的潛力。
　　去年,Archer與斯坦福大學(xué)的同行Mark Jacobson發(fā)現(xiàn),風(fēng)力發(fā)電機渦輪能夠滿足全世界半數(shù)能源需求,且?guī)缀醪粚Νh(huán)境產(chǎn)生破壞作用。
　　接下來的研究中,Archer與Jacobson考察了各個季節(jié)世界的風(fēng)能潛力,發(fā)現(xiàn)在多數(shù)海岸或大陸上適合建立風(fēng)力發(fā)電廠的地區(qū),風(fēng)能最豐富的時期是每年的12月至次年2月。
　　盡管風(fēng)能潛力隨季節(jié)變化,但研究人員表示,目前世界有足夠的風(fēng)能滿足地區(qū)電力需求。
　　這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《實用地理》上,并且公布了詳細的地圖與表格數(shù)據(jù),總結(jié)了世界風(fēng)能季節(jié)性變化與縫補。
　　“我希望這些能夠幫助人們了解全球風(fēng)能的規(guī)模,” Archer表示。