Neuartige Feldkampagne setzt ihre Segel, um Offshore-Windprognosen zu verbessern

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Das Land ist seinen Offshore-Windenergiezielen näher als je zuvor, muss aber noch mit einigen rauen Gewässern klarkommen. Um die mit der Offshore-Windenergieentwicklung verbundenen Risiken und Kosten weiter zu reduzieren und dabei zu helfen, den effizienten und zuverlässigen Betrieb zukünftiger Windparks sicherzustellen, sind bessere Windvorhersagen erforderlich. Aufgrund komplexer Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Ozean und fehlender Beobachtungsdaten sind Wettermuster vor der Küste schwer vorherzusagen. Um diese Herausforderung anzugehen, Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) und seine Mitarbeiter gehen mithilfe neuartiger Technologien und Messansätze neue Wege.

Eine neue Studie stellt die dritte Phase des Wind Forecast Improvement Project (WFIP3) dar, das vom Department of Energy (DOE) unterstützt wird. Büro für Windenergietechnologien und gemeinsam geleitet von PNNL, dem Nationale ozeanographische und atmosphärische VerwaltungUnd Woods Hole Oceanographic Institution. Das übergeordnete Ziel des WFIP besteht darin, die Kosten für Windstrom durch bessere Daten und verbesserte Prognosen zu senken haben bisher Millionen von Dollar gespart.

PNNL bringt mehr als ein Jahrzehnt Erfahrung in diese Bemühungen ein und hat seit seiner Gründung im Jahr 2011 an WFIP gearbeitet, als es sich auf die nördlichen und südlichen Great Plains konzentrierte, gefolgt von WFIP2, das sich mit den Geländekomplexitäten des pazifischen Nordwestens befasste. Als erstes Offshore-Einsatzprojekt der Reihe bringt WFIP3 eine Reihe neuer Herausforderungen mit sich.

„Satellitendaten liefern die Wahrheit vor der Küste, sammeln aber keine Profile von Wind- und Temperaturmessungen mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung, die zur Verbesserung der Genauigkeit von Atmosphärenmodellen für die Windenergie erforderlich sind“, sagte er Raghavendra KrishnamurthyWFIP3-Hauptforscher und PNNL-Erdwissenschaftler.

Daher sind Feldkampagnen mit bodengestützten Instrumenten, die über einen großen räumlichen Bereich und über mehrere Jahreszeiten hinweg eingesetzt werden, für Forscher von entscheidender Bedeutung, um zu verstehen, welche Verbesserungen erforderlich sind, um genauere Wettervorhersagen zu erstellen.

„Der Einsatz atmosphärischer und ozeanografischer Instrumente vor der Küste ist eine Herausforderung und erfordert Liebe zum Detail“, fügte Krishnamurthy hinzu. „Die Umgebung für kommerzielle Instrumente ist viel härter – und es ist viel schwieriger, Instrumente vor der Küste zu reparieren, wenn sie kaputt gehen. Dies hat zu mehreren neuen Anstrengungen bei der Instrumentierung und Plattformentwicklung geführt, die derzeit in WFIP3 zum Einsatz kommen.“

Ein solches Instrument ist eine neuartige atmosphärische Eddy-Kovarianz Flusssensor integriert auf einem der DOEs Von PNNL verwaltete schwimmende Lidar-Bojen in Zusammenarbeit mit Universität in Albany. Die Atmosphäre und der Ozean interagieren durch Luft-Meer-Flüsse, die allgemeine atmosphärische Zirkulationen weltweit antreiben und Informationen darüber liefern, wie die atmosphärische Nabenhöhenvariation durch den Ozean beeinflusst wird (und umgekehrt). Diese einzigartigen Messungen werden zusammen mit vertikalen Windprofilen eines Doppler-Lidars das Verständnis der Wetter-/Ressourcenvariabilität verbessern und dadurch die Vorhersagen verbessern. PNNL hat kürzlich im Rahmen von WFIP3 eine Lidar-Boje eingesetzt und plant, eine weitere einzusetzen.

„Ein weiterer Teil von WFIP3, über den wir uns freuen, ist der Einsatz eines Forschungsschiffs im Sommer 2024“, sagte Krishnamurthy. „Die Lidar-Bojen unterliegen erheblichen Leistungsbeschränkungen und können nur Instrumente mit geringer Leistung aufnehmen. Auf dem Lastkahn können wir über mehrere hochmoderne, leistungsstarke Fernsensoren verfügen, die beispielsweise die vertikale Struktur der Atmosphäre weit über der Turbinenrotorschicht genau charakterisieren können. Es wird eines der neuartigsten Dinge sein, an denen PNNL in diesem Forschungsbereich beteiligt war.“

Der Lastkahn und mehrere Bojen werden außerdem mit Umweltsensoren integriert, wie z ThermalTracker-3D von PNNL, das atmosphärische Phänomene mit Migration und Bewegungen von Wildtieren rund um die Windparks in Verbindung bringt. Dies wird dazu beitragen, die Standortwahl für künftige Offshore-Windkraftanlagen in der Region zu erleichtern.

PNNL führt a Gruppe nationaler DOE-Labore und akademischer Institutionen im Rahmen von WFIP3, das erfolgreich mehrere Fernerkundungsinstrumente, Meteorologietürme und Wetterradare an nahegelegenen Landstandorten eingesetzt hat – all dies wird dazu beitragen, das Verständnis lokaler Wettermuster und ihrer Auswirkungen auf Offshore-Windparks zu verbessern. Alle im Rahmen der Feldkampagne gesammelten Daten werden über das öffentlich zugänglich sein Winddaten-Hubwo PNNL Echtzeitvisualisierungen der Daten erstellen und hosten wird.

Es wird erwartet, dass WFIP3 zu umfangreichen Wetter-, Ozeanografie- und Wildtierdaten führen wird, die eine verantwortungsvolle Offshore-Windstandortwahl, Netzintegration und Fortschritte bei Modellierungs- und Messtechnologien unterstützen werden. Die daraus resultierenden wissenschaftlichen Fortschritte werden dazu beitragen, Standardmodelle der Industrie zu validieren, wodurch die Sicherheit bei der Charakterisierung von Windressourcen erhöht und die Kosten für die Entwicklung von Offshore-Windkraftanlagen gesenkt werden, was sowohl der Industrie als auch der Öffentlichkeit zugute kommt.

Lesen ein Update von DOE um mehr über WFIP3 und a zu erfahren aktuelle PNNL-Geschichte um mehr über die übergreifenden WFIP-Bemühungen zu erfahren. Seien Sie gespannt auf weitere Updates, während sich dieses Projekt weiterentwickelt.

Mit freundlicher Genehmigung von Pacific Northwest National Laboratory, PNNL