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善用“越过山丘”的风,科学家发现风机发电量高出 24%

2024-11-26 216


如果要寻找最适合的陆上风力发电设置场所,通常会想到农田、山脊、海岸线等开阔区域,让风机可以拦截到更多的风,不过现在科学家发现,我们也可以善加利用越过山丘的沉降风,若把风机设置在山丘后面,发电量还多出 24%。

荷兰特文特大学(University of Twente)团队致力挖掘风力发电潜力优良场址,想探讨背山处是否适合设置风机?采用空气动力学建模中的大涡模拟模型(Large Eddy Simulation model),模拟风越过高山后,这些沉降气流对风机性能的影响。

就如同水往低处流,空气会由高气压地方往低气压处流,气压高低则与温度息息相关。该研究主要探讨的是焚风是否有益风机,每当有强风沿着山丘往上攀升,越过山顶后,会在后面形成背风低压,使气流下向流动,这种温暖干燥的强风,说不定有助风力发电量。

该实验以电脑模型为主,假设在 90 米高的山丘背面 756 米处,架设一座 90 米高、叶片 63 米的风机,而团队发现,在某些天气状况下,风机发电量增加约 24%。论文作者 Richard Stevens 指出,背山处会形成一个低压区域,从山顶吸收气流,这时风速就会比平地还要大。这也代表风机不用需要依靠高海拔的狂风,发电量一样也很高。

(Source:特文特大学)

Stevens 也点出,山上与靠近地面的风向不一样,因此风机不会拦截到慢速流动的气流(slow-moving air),认为风机在背山处颇有优势。

(Source:特文特大学)

这项研究结论显示好处多多,不过实际上还需要考量许多状况,研究也指出,风量增加也会导致更多的乱流,造成风机磨损和裂缝。科学家目前则正在研究,发电量的增加是否能抵掉风机损伤的成本冲击,能否利大于弊,以及是否有机会复制到现实中。

Stevens 表示,在特定情况下,这座小山丘能让风机发电量更高,但现实要面对的是更加复杂的地形。

  • Surprising study shows how wind turbines can work better behind hills
  • Wind turbines unexpectedly more productive behind hill

(首图来源:pixabay)

2021-06-19 00:26:00

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