Những câu trả lời mạnh mẽ cho các câu hỏi về năng lượng có thể bị gió thổi bay
của Đại học British Columbia
Ảnh: Pixabay/CC0
Trong khi các trang trại gió đã trở thành một phương pháp tạo ra năng lượng phổ biến rộng rãi, các nhà nghiên cứu hiện đang xem xét tác động của các trang trại lớn này đến mô hình gió và môi trường xung quanh.
Bằng cách sử dụng các mô phỏng quy mô lớn để hiểu rõ hơn cách không khí di chuyển qua và trong các trang trại gió, các nhà nghiên cứu từ UBC Okanagan và Đại học Công nghệ Delft (TU Delft) ở Hà Lan đã phát triển một khung mô hình giúp cải thiện năng suất và dự báo năng lượng gió.
Các nhà nghiên cứu cũng hy vọng tìm hiểu được các trang trại gió lớn có thể thay đổi mô hình gió tự nhiên như thế nào.
Tiến sĩ Joshua Brinkerhoff, Phó Giáo sư tại Trường Kỹ thuật của UBCO, giải thích: “Các trang trại gió ngày càng lớn đến mức chúng thực sự có thể làm thay đổi cấu trúc của gió tới”.
“Cấu trúc mà họ đang nghiên cứu, mà các kỹ sư gọi là lớp ranh giới khí quyển, giám sát tốc độ, nhiệt độ và áp suất của gió thay đổi như thế nào theo độ cao.”
Ông giải thích, việc xác định vị trí đặt trang trại gió không chỉ là một môn khoa học mà việc tinh chỉnh vị trí của từng tuabin trong một nhóm là điều tối quan trọng đối với sản lượng điện. Trong khi phần mềm giúp hướng dẫn vị trí đặt tua-bin để đảm bảo năng suất cao nhất thì các trang trại gió được thiết kế kém sẽ tạo ra ít điện năng hơn dự kiến, khiến trang trại gió không kinh tế.
Tiến sĩ Brinkerhoff cho biết: “Khung mô hình của chúng tôi là một trong những khung đầu tiên mô tả rõ ràng cách các trang trại gió làm thay đổi lớp ranh giới khí quyển, điều này khiến nó cực kỳ có giá trị trong việc giúp các kỹ sư thiết kế các trang trại gió tốt hơn”.
Làm việc cùng với các đồng nghiệp từ TU Delft, nghiên cứu sinh tiến sĩ Sebastiano Stipa đã tới Hà Lan trong khuôn khổ trao đổi Mitacs Globalink để tiến hành nghiên cứu. Nhóm nghiên cứu đã phát triển một khung mã nguồn mở, có khối lượng hữu hạn phù hợp cho các nghiên cứu quy mô lớn về cách các trang trại gió tương tác với khí quyển.
Khung mô hình hóa, được gọi là Hộp công cụ cho khí quyển đối lưu phân tầng (TOSCA), được thiết kế để tiến hành mô phỏng rộng rãi về sự nhiễu loạn do các trang trại gió lớn tạo ra trong điều kiện khí quyển thực tế. Bài viết phác thảo TOSCA đã được xuất bản tuần này trên tạp chí Khoa học Năng lượng gió.
Stipa giải thích, TOSCA có thể giải quyết ít nhất hai trong số những thách thức quan trọng hiện đang phải đối mặt với năng lượng gió bằng cách mô phỏng nhiễu loạn lớp ranh giới trên các khu vực rộng lớn và mô phỏng toàn bộ trang trại gió trong điều kiện dòng khí quyển thực tế.
Stipa cho biết: “Kết quả của nghiên cứu này sẽ giúp hiểu rõ hơn về ước tính năng lượng tiềm năng của trang trại gió và sự gia tăng sản lượng năng lượng của chúng”. “Khung mô hình mới này có thể đóng vai trò là lộ trình cho ngành.”
Tiến sĩ Brinkerhoff lưu ý rằng mô hình hóa trên máy tính có thể hữu ích khi các trang trại gió đang được thành lập, đặc biệt là để dự báo liệu chúng có thể tạo ra năng lượng hiệu quả hay không.
Ông cho biết thêm: “Phát hiện quan trọng nhất là mô hình của chúng tôi có thể nắm bắt được sự tương tác giữa các trang trại gió lớn và gió sắp tới”. "Cho đến nay, điều này vẫn chưa được nắm bắt một cách chính xác, dẫn đến việc đánh giá quá cao lượng điện mà một trang trại gió sẽ sản xuất. Kiểu đánh giá quá cao này là thảm họa về mặt tài chính đối với các nhà điều hành trang trại gió."
