Nový algoritmus zvýší efektivitu větrných turbín. Využívá jejich vzájemnou kooperaci

Větrné elektrárny se mnohdy tyčí po skupinách na kopcích a větrných místech jako jsou moře či oceány. Každá z věží má svou vlastní řídící jednotku a její provoz je optimalizován podle individuálního plánu a větrné situace v jejím okolí. Pokud by se ovšem skupiny turbín synchronizovaly, dokázaly by změnit větrné proudy a dosáhnout skupinově vyšší efektivity.

Alespoň to tvrdí studie skupiny inženýrů z MIT, kterou publikovali v časopise Nature Energy. Pokud by tento řídící model elektráren převzaly všechny větrné turbíny na světě, roční produkce elektřiny by se zvýšila o více než 31 terawatthodin. To odpovídá instalaci zhruba dalších 3600 větrných turbín, navržené opatření přitom nepředstavuje žádné zvýšení nákladů.

Spočítejte si úsporu a získejte střešní elektrárnu do několika týdnů

Větrné elektrárny vyrábí zhruba pět procent světové elektřiny, a všechny jsou řízeny samostatně, ačkoliv jsou většinou součástí velké větrné farmy a ve skupinách od několika desítek po několik stovek věží. Vzájemná kooperace by dokázala jejich efektivitu zvednou o 1,2 procenta a při optimální rychlosti větru dokonce o 3 procenta.

„Z hlediska fyziky proudění je umístění větrných elektráren blízko u sebe často to nejhorší, co můžete udělat,“ vysvětluje vedoucí inženýr Harold Howland. Podle něj jsou turbíny v tuto chvíli řízeny nejen individuálně, ale řídící jednotky do procesu výpočtů nezapočítávají ani škodlivý vliv, který mohou mít na provoz ostatních kolemstojících elektráren.

V ideálních podmínkách lze kooperací zvýšit výkon až o 32 procent

Blízké rozmístění turbín je většinou zapříčiněno ekonomickými důvody kvůli vlastnictví pozemků a snadnou infrastrukturou. Blízkost ovšem také znamená, že je každá z vrtulí ovlivňována pohybem těch okolních, které vytvářejí turbulentní vlny vzduchu. Studie z MIT je založená právě na změně řídících algoritmů. Turbíny budou jednotlivě reagovat na aktuální situaci větru a budou ovlivňovat pohyb svých vrtulí na základě pohybu ostatních blízko stojících elektráren.

• Psali jsme: Nová turecká solární elektrárna má výkon 1350 MW. Je pátá největší na světě

Ačkoliv tak některá z turbín o svůj výkon přizpůsobením se okolní skupině přijde a zbrzdí svou rychlost, maximalizuje tak výkon zbytku farmy jako celku. Během experimentu centralizovaného řídícího systému byl soubor turbín provozován s výkonem dokonce až o 32 procent vyšším v ideálních podmínkách. V průměru se pak jednalo o 1,2 procenta.

Získání energie navíc se bude u každé farmy lišit v závislosti na řadě různých faktorů od vzdálenosti každé turbíny od sousedních až po lokální větrné podmínky. „Ve všech případech však model může poskytnout jasnou předpověď, jaký je potenciální zisk pro danou lokalitu,“ říká Howland.

Vědec dále poznamenává, že díky snížení ztrát v důsledku kooperace by algoritmus mohl umožnit umístit turbíny v rámci budoucích větrných farem těsněji u sebe, čímž by se zvýšila hustota výkonu větrné energie a ušetřila by se plocha na pevnině i na moři.

Autorka: Kristýna Čermáková

Foto: Pixabay