Bir rüzgâr çiftliğinde türbinlerin dizilişi rüzgâr akış yönündeki türbinlerin mevcut güç üretimini sınırlamaktadır. Bilim insanları, rüzgâr santrallerinden elde edilen gücün iyileştirilmesi için rüzgâr çiftliği kontrol probleminde rüzgâr izi dümenini yönlendirme ve zamana bağlı rüzgâr tahmin modellerini birleştirirken, yukarı akış türbinlerinden geçen rüzgarın neden olduğu türbülans ve ani güç artışlarının etkilerini uyandırma yönlendirmesi* veya rüzgar tahmin modellerini içermeyen algoritmalarla azaltmayı amaçlamışlardır1.
Rüzgâr herhangi bir türbinden geçerken, hava akımı yönünde ortalama rüzgâr hızını azaltan bir rüzgâr izi oluşturur. Rüzgâr hızına göre türbin kanatlarının dönüş hızı ne kadar büyük olursa, akış yönündeki rüzgâr iz profili üzerindeki etkisi de o kadar büyük olur. Rüzgâr çiftlikleri için, yukarı akış türbinlerini verimli bir şekilde kontrol etmek önemlidir. Böylece, aşağı akış türbinleri, yukarı akış rüzgâr iz etkilerinden olumsuz etkilenmez. Journal of Renewable and Sustainable Energy dergisinde, Illinois Üniversitesi‘nden araştırmacılar, rüzgâr çiftliği sistemini birleşik bir ağ olarak görmeye dayalı sistemler tasarlayarak, gücü daha verimli bir şekilde toplamanın mümkün olduğunu göstermişlerdir.
Buccafusca, “Bir rüzgâr çiftliğinin içindeki türbinlerden her biri, gelen rüzgar için yarışan bir türbin grubu olarak düşünüyorsanız, her türbin hırslı ise ve kendi gücünü en üst düzeye çıkarmaya çalışıyorsa, sistem bir bütün olarak yetersizdir” dedi, ayrıca “Çalışmamız, türbinlerin toplu olarak çalışması için sistemler tasarlamayı ve böylece performansı artırmayı amaçlıyor.” açıklamasını yapmıştır2.
Araştırmacılar, değişen rüzgar hızları için bir model öngörücü kontrol (MPC) sistemi uygulamış ve bu yöntemi gelecekteki rüzgar türbini kontrol algoritmalarına dahil etmenin potansiyel bir yararı olabileceğini göstermek için iz yönlendirme tekniğini kullanmıştır. Bununla birlikte araştırmacılar, yukarı akış türbinlerinden geçen rüzgarın neden olduğu türbülans ve güç artışlarının etkilerini azaltmayı amaçlamıştır.
Beck ve Buccafusca, her türbinin sağlanan fazla enerjiye dayalı yerel bir bataryaya sahip olduğu dağıtılmış bir rüzgâr türbini enerji sorununa benzer yöntemleri uygulamayı planlıyorlar. Batarya, rüzgâr hızının şebeke operatörünün talebini karşılayamayacak kadar düşük olduğunda depoladığı enerjiyi şebekeye verebilir.
*Uyandırma yönlendirmesi, bir rüzgâr çiftliğinin toplam güç verimini artırmayı amaçlayan bir rüzgâr çiftliği kontrol stratejisidir. Bu, rüzgâr yönüne göre yukarı yöndeki rüzgâr türbinlerinin rotorlarının kasıtlı olarak yanlış hizalanmasını içerir, böylece bunların kuyruklarını akış aşağı türbinlerden başka yöne saptırır3.
Kaynaklar
- Beck, C., Buccafusca, L. (2021). Multiobjective model predictive control design for wind turbines and farms. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 13, 033312. https://doi.org/10.1063/5.0039707
- https://techxplore.com/news/2021-06-turbines-greater-energy-potential.html
- Kanev, S. (2020). Dynamic wake steering and its impact on wind farm power production and yaw actuator duty. Renewable Energy, 146, 9– 15. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.06.122