Các nhà khoa học Mỹ đã bổ sung một phương pháp nhằm tối ưu hóa hoạt động của trang trại năng lượng gió bằng giải pháp tự động hóa xác định turbine nào đang gặp phải hiệu ứng đánh thức trong điều kiện gió thay đổi.

Trong một bài báo, công bố trên Tạp chí Năng lượng Tái tạo và Bền vững , nhóm nhà khoa học thuộc Đại học Texas tại Dallas giới thiệu một phương pháp thời gian thực, có khả năng giúp các trang trại điện gió tăng sản lượng từ việc phân nhóm các turrbine. Phương pháp này không yêu cầu sử dụng cảm biến mới để xác định góc hướng turbine nhưng có thể tăng sản lượng điện nếu áp dụng điều khiển góc đón gió (yaw). Những nghiên cứu mô phỏng xác nhận, ứng dụng phương pháp mới có thể tăng công suất tổng thể từ 1% -3%.

 Mô phỏng phân nhóm turbines thời gian thực theo hiệu ứng vệt gió

Theo tác giả của nghiên cứu Stefano Leonardi, có lỗ hổng rất lớn trong phương pháp xác định turbine nào sau turbine nào trước trên thực địa trong điều kiện hướng gió thay đổi.

Trang trại điện gió có rất nhiều turbine được xây dựng gần nhau, những turbine chuyển đổi động năng của gió thành điện năng. Tối ưu hóa quy trình sản xuất điện từ một turbine riêng lẻ phụ thuộc vào nhiều yếu tố (phân tầng, nhiệt độ, nhiễu động, địa hình, v.v.), tối ưu hóa sản xuất của trang trại điện gió liên quan đến sự tương tác giữa các turbine. Một turbine hạ lưu theo hướng gió sau các turbine đứng trước hứng động năng sẽ giảm sản lượng điện sản xuất tới 60%.

Các nhà nghiên cứu xác định phương thức tạo ra những cụm liên kết giữa các turbine trên cơ sở những mối tương quan dữ liệu, được những cảm biến tuabin thu thập.

Nhóm nhà khoa học phát triển các thuật toán điều khiển nhằm tối đa hóa sản lượng điện của trang trại điện gió. Trên thực tế, giải pháp điều khiển hiệu quả và mạnh mẽ là phối hợp nhóm những turbine, liên kết khí động học trên cơ sở hiệu ứng vệt gió.

Hiện thực hóa phương thức điều khiển này yêu cầu thông tin về các cụm turbine ghép nối để giảm hiệu ứng vệt gió. Khi gió thay đổi hướng, các cụm tuabin ghép nối có thể thay đổi thành phần liên tục. Xác định những cụm này phải được tự động hóa bằng phần mềm, thực hiện trong thời gian thực để áp dụng hiệu quả phương pháp điều khiển phối hợp.

Các chủ trang trại điện gió có thể sử dụng những thông tin tự động này cùng với những hướng dẫn sử dụng quy trình tiêu chuẩn kiểm soát góc quay nghiêng trục turbine, được xây dựng trên cơ sở những nghiên cứu trong thập kỷ trước về tối ưu hóa góc quay trục turbine để tăng tỷ lệ sản xuất điệu năng đối với những turbine hạ nguồn gió. Mỗi 1% tăng sản lượng năng lượng điện tương ứng với 3 tỷ kilowatt mỗi năm của điện gió.

Federico Bernardoni, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Phần thú vị trong nghiên cứu là phù hợp với thực tế, tác động hiệu quả sản xuất. Các kỹ thuật viên vận hành có thể sử dụng những kết quả này để xác định khi nào áp dụng kiểm soát góc đón gió yaw với các nhóm turbine nhằm tối đa hóa mức thu động năng của gió”.

Đây là phương pháp độc đáo, phụ thuộc hoàn toàn vào các điều kiện của gió thời gian thực, không đưa ra những thông số hoặc điều kiện gió nhưng cho phép người điều hành chủ động giảm thiểu tác động của vệt gió. Bằng cách điều hành các tuabin thông minh hơn, các trang trại điện gió sẽ trở lên thông minh hơn, cung cấp năng lượng hơn từ những thiết bị đã có. Nhờ phương pháp này, các trang trại điện gó có thể sản xuất thêm từ 1-3% năng lượng xanh, sạch."