Dodano: 25 listopad 2019r.

Rośnie prędkość wiatru na lądzie, co może sprzyjać produkcji energii

Po około 30 latach stopniowego spowolnienia średnie dzienne prędkości wiatru rosną na całym świecie. Odwrócenie trendu może sprzyjać produkcji energii z turbin wiatrowych.

Turbiny wiatrowe

 

Wzrost prędkości wiatru w ostatnich latach to dobra wiadomość dla energetyki wiatrowej. Od 1978 roku średnia globalna prędkość wiatru systematycznie spadała, ale tendencja ta odwróciła się w ciągu ostatniej dekady. Badania przeprowadzone przez zespół z Uniwersytetu Princeton pokazują, że prędkości wiatru na lądzie w Ameryce Północnej, Europie i Azji wzrosły o około 7 proc. od 2010 roku.

Kierujący badaniami Zhenzhong Zeng z Uniwersytetu Princeton i jego koledzy przeanalizowali dane dotyczące prędkości wiatru zebrane między 1978 a 2017 rokiem przez 1400 naziemnych stacji pogodowych. Analizy wykazały, że chociaż prędkości wiatru wcześniej spadała o około 2,3 proc. na dekadę, to od 2010 roku rośnie w tempie prawie trzykrotnie większym.

Wyniki badań ukazały się na łamach pisma „Nature Climate Change”.

Więcej energii z farm wiatrowych

Naukowcy nie byli pewni, co spowodowało wcześniejszy spadek prędkości wiatru. Jedna z koncepcji dowodziła, że prędkość wiatru maleje z powodu rosnącej urbanizacji, co powoduje powstawanie kolejnych barier, takich jak budynki, które mogą spowalniać ruch powietrza. Jednak miasta nadal rosną i stają się coraz większe, a prędkość wiatru nie maleje, a rośnie.

Badacze wskazują, że zmiany we wzorach cyrkulacji oceanicznej i atmosferycznej mogą być przyczyną nasilenia prędkości wiatru w ostatniej dekadzie. Wpływają one na rozkład ciepła i ciśnienia, a te czynniki mają związek z prędkościami wiatru na lądzie. Globalne ruchy powietrza i wód oceanicznych, które są spowodowane wieloma czynnikami, w tym nierównomiernym nagrzewaniem powierzchni Ziemi w różnych regionach, mogą być prawdopodobnym wytłumaczeniem obserwowanych trendów prędkości wiatru.

Uczeni dostosowali zaobserwowane zmiany w prędkości wiatrów do wytwarzania energii wiatrowej. Obliczyli, że typowa turbina wiatrowa w 2017 roku mogła wytworzyć około 17 proc. energii więcej niż w 2010 roku. Co więcej, do 2024 roku wyższe niż oczekiwane prędkości wiatru mogą pomóc w zwiększeniu ilości produkowanej energii elektrycznej wytwarzanej przez jedną turbinę o ponad jedną trzecią.

Badacze dodali, że zmieniające się tendencje prędkości wiatru mogły przyczynić się do obserwowanego w latach 2010-2017 znacznego wzrostu wydajności produkcji energii wiatrowej w Stanach Zjednoczonych bardziej, niż innowacje technologiczne w turbinach wiatrowych.

Silniejsze wiatry tylko czasową zmianą?

Wiatr w regionach o średniej szerokości geograficznej, gdzie znajduje się większość turbin wiatrowych, powstaje z powodu dużej różnicy temperatur między równikiem a biegunami. Ta różnica temperatur maleje z powodu globalnego ocieplenia, które zachodzi szybciej na biegunach, więc tendencja spadków prędkości wiatru prawdopodobnie powróci.

- Przewidujemy, że rosnąca tendencja prędkości wiatru utrzyma się przez 10 lat, ale pokazujemy również, że ponieważ jest to spowodowane globalną cyrkulacją powietrza i wód oceanicznych, być może dekadę później znów się odwróci – powiedział Zeng. A ponieważ żywotność turbiny wiatrowej wynosi zwykle najwyżej 20 lat, rzetelne prognozy prędkości wiatru w poszczególnych lokalizacjach mogą być kluczowe dla dokonania inteligentnych inwestycji w energię wiatrową i zwiększenia globalnego udziału energii odnawialnej.

- Wiedza o możliwych spadkach prędkości wiatru w dłuższej perspektywie może rzeczywiście być bardzo przydatna przy planowaniu przyszłej infrastruktury energetyki wiatrowej - powiedział Charles Meneveau z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, który nie był zaangażowany w badania. - Ten rodzaj badań, łączący nauki ścisłe i inżynierię w celu wyjaśnienia zjawisk o dużym znaczeniu społecznym, jest przeprowadzany w odpowiednim czasie i pozwoli lepiej zrozumieć bliskie powiązania między klimatem a społeczeństwem – dodał.

Zeng przyznał też, że wpływ globalnego ocieplenia na prędkości wiatru na świecie nie jest w pełni zrozumiały. - Uważamy, że nasze badanie pozwala lepiej zrozumieć, w jaki sposób zmiany klimatu wpływają na wiatr. Apelujemy jednocześni, aby więcej naukowców skupiło się na tej ważnej zmiennej klimatycznej. Badanie wiatru może także rzucić światło na mechanizmy zmian klimatu – dodał.

 

Źródło: Princeton University