離岸風電也須維持「社交距離」,靠太近下游風場效益減 25%

作者 | 發布日期 2021 年 06 月 08 日 15:22 | 分類 能源科技 , 風力 Telegram share ! follow us in feedly


在規劃風力發電場時,往往都會考量如何讓風機捕捉最多的風能,最大化發電效益,完工落成後也須回過頭看,是否有哪裡需要改善,最近德國科學家就加以研究北海的風機尾流情形,發現同一區域風場也不能太密集。

近年來落在德意志灣和波羅的海的離岸風電場如雨後春筍般愈來愈多,從 2008 年開始,至今約有共 8GW 、容量相當於 8 座核電廠的離岸風機在德國海域運轉著,相當於約 8 座核電場,因此德國研究機構亥姆霍茲研究中心(Helmholtz Zentrum Hereon)想要了解,當可用空間愈來愈少,風場之間難拉開距離,是否也會影響風電場的輸出?

他們的擔憂也是事出有因,目前主流的風力發電機都是採用扇葉式風機,當風吹過前排風機後,風機會攔截部分風並轉化為機械能,隨後風強度跟風速都會減弱,使後排風機發電效率下降,這就好像我們想避開狂風時,會鑽進人群中一樣。

因此風場位置、風機設置點也有許多眉角,以免衝擊發電效益,而亥姆霍茲研究中心的研究結果也再再強調,風場之間的距離必須要愈來愈遠。團隊首先透過氣象用 COSMO-CLM 電腦模型分析 2008~2017 年北海天氣,並以 2015 年的規劃風場為基礎加以整合分析,他們發現下游風電場的風速顯著下降,尾流效益導致的低風速範圍擴及 35~40 公里,在一些天氣條件下,影響範圍甚至會到 100 公里。

這代表風場與風場之間也得維持一定距離,以免鄰近風電場發電量輸出減少 20~25%。團隊指出,通常在 3~4 月的時候風機尾流效益較為明顯,只有在 11~12 月、也就是暴風雨時期,氣流非常混亂時,風場尾流效應影響較小。

為了驗證模型資料, 團隊也將資料與 2008~2017 年期間北海的風測量對比,Akhtar 表示,傳統用於分析風電場的流模型雖然空間解像度高,但是只能觀察短時間內的風場,不能確定風場如何改變大範圍的空氣流動。

這項研究對風力發電部署相當重要,若需要維持高發電收益,風場之間也得維持良好的「社交距離」。

(首圖來源:Flickr/CGP Grey CC BY 2.0)