Praticamente todas as turbinas eólicas, que produzem mais de 5% da eletricidade mundial, são controladas como se fossem unidades individuais e independentes.
No entanto, a grande maioria faz parte de grandes instalações de parques eólicos envolvendo dezenas ou mesmo centenas de turbinas, cujas esteiras podem afetar umas às outras.
Agora, engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) descobriram que, sem necessidade de nenhum novo investimento em equipamentos, a produção de energia dessas instalações de parques eólicos pode ser aumentada modelando o fluxo de vento de toda a coleção de turbinas e otimizando o controle de unidades individuais adequadamente.
O aumento na produção de energia de uma determinada instalação pode parecer modesto – é cerca de 1,2% no geral e 3% para velocidades ideais do vento.
Mas o algoritmo pode ser implantado em qualquer parque eólico, e o número de parques eólicos está crescendo rapidamente para atender às metas climáticas aceleradas.
Se esse aumento de energia de 1,2% fosse aplicado a todos os parques eólicos existentes no mundo, seria o equivalente a adicionar mais de 3.600 novas turbinas eólicas, ou o suficiente para abastecer cerca de 3 milhões de residências, e um ganho total para os produtores de energia de quase um bilhão de dólares por ano, dizem os pesquisadores.
E tudo isso basicamente sem nenhum custo.
O professor Howland, um dos líderes da pesquisa, explica que: “do ponto de vista da física do fluxo, colocar turbinas eólicas próximas em parques eólicos é muitas vezes a pior coisa que você pode fazer. A abordagem ideal para maximizar a produção total de energia seria colocá-los o mais longe possível”, mas isso aumentaria os custos associados.
É aí que entra a nova proposta: a pesquisa desenvolveu um novo modelo de fluxo que prevê a produção de energia de cada turbina da fazenda em função dos ventos incidentes na atmosfera e da estratégia de controle de cada turbina.
Embora baseado na física do fluxo, o modelo aprende com os dados operacionais do parque eólico para reduzir o erro preditivo e a incerteza.
Sem alterar nada nas localizações físicas das turbinas e nos sistemas de hardware dos parques eólicos existentes, eles usaram a modelagem assistida por dados e baseada em física do fluxo dentro do parque e a produção de energia resultante de cada turbina, dadas as diferentes condições de vento, para encontrar a orientação ideal para cada turbina em um determinado momento.
Isso permite que eles maximizem a produção de toda a fazenda, não apenas das turbinas individuais.
Hoje, cada turbina detecta constantemente a direção e a velocidade do vento e usa seu software de controle interno para ajustar sua posição de ângulo de guinada (eixo vertical) para alinhar o mais próximo possível ao vento.
Mas no novo sistema, por exemplo, a equipe descobriu que, ao girar uma turbina apenas ligeiramente para longe de sua própria posição de saída máxima – 20 graus de seu ângulo de saída de pico individual, por exemplo – o aumento resultante na saída de energia de um ou mais downwind unidades mais do que compensarão a ligeira redução na produção da primeira unidade.
Ao usar um sistema de controle centralizado que leva em consideração todas essas interações, a coleção de turbinas foi operada em níveis de potência de até 32% mais altos em algumas condições.
A pesquisa foi publicada recentemente na revista Nature Energy, em um estudo liderado pelo MIT, em parceria com outras universidades.
Fonte: MIT News.