Los investigadores de la Universidad de Delaware informan en un nuevo estudio que la energía eólica marina puede ser más poderosa, pero más turbulenta de lo esperado en el noreste de los Estados Unidos.
Los hallazgos, publicados en un artículo en el Revista de Investigación Geofísica : atmósferas , podría tener implicaciones importantes para el desarrollo futuro de parques eólicos marinos en los EE. UU., Incluida la evaluación de cuánta energía eólica se puede producir, qué tipo de turbinas se deben usar, cuántas turbinas se deben instalar y el espacio entre cada una.
El estudio, dirigido por Cristina Archer en UD y Brian Colle en la Universidad Stony Brook, analizó datos históricos de 2003-2011 en la torre Cape Wind ubicada cerca del centro de Nantucket Sound en la costa de Martha's Vineyard, Massachusetts, y recopiló datos complementariosdatos en la misma ubicación en 2013-2014.
Los coautores del artículo, titulado "Sobre el predominio de condiciones atmosféricas inestables en la capa límite marina frente a la costa noreste de los Estados Unidos", incluyen a los profesores de la UD Dana Veron y Fabrice Veron, y Matthew Sienkiewicz de Stony Brook.
El principal hallazgo del documento es que las condiciones atmosféricas alrededor de Cape Wind son predominantemente turbulentas o inestables, lo que contrasta con los datos predominantes de los parques eólicos marinos europeos en el Mar Báltico y el Mar del Norte. Los estudios europeos sobre el viento en alta mar documentan que la atmósferalas condiciones allí son predominantemente neutrales, lo que significa que no hay demasiado viento ni demasiado quieto, sino en algún lugar en el medio, con condiciones de viento inestables que ocurren solo el 20 por ciento del tiempo.
"Por el contrario, nuestro estudio encontró que las condiciones del viento en Cape Wind son inestables entre el 40 y el 80 por ciento de las veces, dependiendo de la estación y la hora del día", explica Archer, profesor asociado en la Facultad de Tierra, Océano yEscuela de Medio Ambiente de Ciencias y Políticas Marinas y Departamento de Geografía y miembro rector del Centro para la Integración de Energía Libre de Carbono.
Estable, inestable y neutral
Explicar cómo el viento puede ser estable, inestable o neutral es un asunto complicado, dice Archer. Cuando la atmósfera es estable, los vientos son suaves y consistentes piense en cuando un piloto le dice a los pasajeros de la aerolínea que se sienten y disfruten del viaje debido al climaestá claro todo el camino hasta su destino.
Cuando la atmósfera es inestable, es similar a la turbulencia experimentada por los pasajeros de la aerolínea durante un vuelo: el viento es picado y hace que los vientos fuertes de arriba y los vientos lentos de abajo choquen entre sí y se mezclen, causando un bache ypaseo impredecible para la corriente de aire.
Las condiciones neutrales flotan en el medio, con una cantidad promedio de turbulencia y variación de la velocidad del viento.
"La ventaja de estas condiciones turbulentas es que, al nivel de las turbinas, estos golpes bajan el viento de la atmósfera superior, donde generalmente es más ventoso. Esto significa energía extra eólica, pero esa energía extra tiene un costo:el costo de más estrés en las palas de la turbina ", explica Archer.
Archer, experto en el diseño de parques eólicos marinos, dice que los hallazgos pueden tener implicaciones sobre cómo se diseñan los futuros parques eólicos marinos en la región.
"Si ha aumentado la turbulencia, va a diseñar una granja diferente, especialmente con respecto a la selección y el espacio de la turbina. ¿Y adivina qué? Incluso los estándares de fabricación de turbinas eólicas se basan en el supuesto de estabilidad neutral", dice Archer.
¿Pasa algo especial en el noreste?
No existen mediciones de viento y turbulencia alrededor de las palas del rotor de una turbina eólica marina en el océano en los EE. UU., Porque hasta ahora no existía ninguna. El primer parque eólico marino estadounidense se está construyendo actualmente en Block Island, en la costa de RhodeIsla.
En cambio, este tipo de datos se ha estimado en base a simulaciones numéricas o al uso de datos de boya disponibles para inferir cuáles serían las condiciones a la altura de las palas del rotor de la turbina eólica. Pero las mediciones de datos de viento de 2003-2009 en Cape WindTower, una torre de varios niveles con sensores posicionados aproximadamente a 65 pies, 131 pies y 196 pies de altura, ha demostrado que las condiciones atmosféricas de la región de Cape Cod son generalmente inestables. Las condiciones neutras solo ocurren aproximadamente el 20 por ciento del tiempo.
En 2013 y 2014, con fondos del Departamento de Energía de EE. UU., El equipo de investigación dirigido por UD lanzó una campaña que acuñaron IMPOWR, Mejorando el modelado y la predicción de los recursos de energía eólica marina, para validar los hallazgos de la torre Cape Wind con mediciones adicionales.
Los investigadores de IMPOWR volaron un avión alrededor de Cape Wind 19 veces durante dos veranos, por encima y alrededor de la torre, y midieron el viento, la temperatura y la humedad durante varias condiciones climáticas. También instalaron nuevos sensores de viento y olas en la plataforma de Cape Wind.
Combinado con los datos de la boya desde arriba de la superficie del agua y con los datos históricos de Cape Wind, los datos del campo IMPOWR pintaron una imagen sorprendente pero consistente de los recursos eólicos del área.
"Recibimos el mismo mensaje si observamos la turbulencia de los vuelos o de los anemómetros sónicos en la torre, o si consideramos solo los datos de la velocidad del viento. Es más probable que la atmósfera marina sea inestable que neutral. Tener tresLas pruebas separadas que respaldan el mismo hallazgo nos permiten estar seguros de que algo especial está sucediendo ", dice ella.
La dirección del viento también juega un papel en si el viento es suave o turbulento. Cuando el viento viene del suroeste, los datos muestran que el viento tiende a ser más estable y a aumentar la velocidad desde la parte inferior hasta la parte superior de las palas del rotorPero cuando el viento viene del norte, noroeste o costa afuera, es más probable que sea inestable y que tenga una velocidad relativamente uniforme a través del rotor de la turbina, dice Archer.
Se necesita más estudio para comprender si este fenómeno se localiza en el área de Cape Cod, a lo largo de la costa este en general, o está presente en todo EE. UU., Ya que se planean otras instalaciones eólicas en alta mar en la costa este de Maryland, Nueva Jersey y Massachusetts.
"Es importante asegurarse de que la ciencia no subestime los posibles recursos eólicos", dice Archer. "Ahora que sabemos lo que está sucediendo en Cape Cod, tenemos más trabajo por hacer para determinar si existe en otro lugar o sies exclusivo de esta región "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :