善用「越過山丘」的風,科學家發現風機發電量高出 24%

作者 | 發布日期 2021 年 06 月 18 日 10:18 | 分類 能源科技 , 自然科學 , 風力 Telegram share ! follow us in feedly


如果要尋找最適合的陸上風力發電設置場所,通常會想到農田、山脊、海岸線等開闊區域,讓風機可以攔截到更多的風,不過現在科學家發現,我們也可以善加利用越過山丘的沉降風,若把風機設置在山丘後面,發電量還多出 24%。

荷蘭特文特大學(University of Twente)團隊致力挖掘風力發電潛力優良場址,想探討背山處是否適合設置風機?採用空氣動力學建模中的大渦模擬模型(Large Eddy Simulation model),模擬風越過高山後,這些沉降氣流對風機性能的影響。

就如同水往低處流,空氣會由高氣壓地方往低氣壓處流,氣壓高低則與溫度息息相關。該研究主要探討的是焚風是否有益風機,每當有強風沿著山丘往上攀升,越過山頂後,會在後面形成背風低壓,使氣流下向流動,這種溫暖乾燥的強風,說不定有助風力發電量。

該實驗以電腦模型為主,假設在 90 公尺高的山丘背面 756 公尺處,架設一座 90 公尺高、葉片 63 公尺的風機,而團隊發現,在某些天氣狀況下,風機發電量增加約 24%。論文作者 Richard Stevens 指出,背山處會形成一個低壓區域,從山頂吸收氣流,這時風速就會比平地還要大。這也代表風機不用需要依靠高海拔的狂風,發電量一樣也很高。

(Source:特文特大學

Stevens 也點出,山上與靠近地面的風向不一樣,因此風機不會攔截到慢速流動的氣流(slow-moving air),認為風機在背山處頗有優勢。

(Source:特文特大學

這項研究結論顯示好處多多,不過實際上還需要考量許多狀況,研究也指出,風量增加也會導致更多的亂流,造成風機磨損和裂縫。科學家目前則正在研究,發電量的增加是否能抵掉風機損傷的成本衝擊,能否利大於弊,以及是否有機會複製到現實中。

Stevens 表示,在特定情況下,這座小山丘能讓風機發電量更高,但現實要面對的是更加複雜的地形。

(首圖來源:pixabay