محققان با توجه به افزایش تقاضای انرژی، یک الگوریتم یا رویکردی برای طراحی مزارع بادی کارآمد، که باعث تولید درآمد بیشتر برای سازندگان و انرژی تجدیدپذیر برای مشتریانشان شده اند، به پایان رسانده اند.

به گزارش زیست آنلاین،  با توجه به افزایش تقاضای انرژی، محققان در Beerend Penn State و دانشگاه تبریز، ایران، یک الگوریتم یا رویکرد را برای طراحی مزارع بادی کارآمد، که باعث تولید درآمد بیشتر برای سازندگان و انرژی تجدیدپذیر برای مشتریانشان شده اند، به پایان رسانده اند.

محمد رسولی، استادیار مهندسی برق در دانشکده برند، گفت: بهره وری پانل‌های خورشیدی کمتر از ۲۵ درصد است و هنوز موضوعی از تحقیقات فعلی است. از طرف دیگر، توربین‌های بادی بسیار کارآمد هستند و بیش از ۴۵ درصد انرژی باد را به برق تبدیل می‌کنند.

بیشتر بخوانید: جایگاه انرژی بادی در بین منابع انرژی های تجدید پذیر جهان

اگرچه توربین‌های بادی کارآمد هستند، اما طرح‌های مزرعه باد اگر به درستی طراحی نشوند می‌تواند این کارایی را کاهش دهد.

رسولی گفت: فاصله توربین ها مهم است چون توربین‌ها باعث ایجاد کششی می‌شوند که سرعت باد را کاهش می‌ دهد، اولین توربین‌هایی که به باد می‌رسند قدرت بیشتری را نسبت به بقیه، تولید می‌کنند.

به گفته محققان، برای ساخت موثرترین مزارع بادی، طراحان باید این عوامل را با توجه به سرعت باد و فاصله بین توربین و همچنین اندازه زمین، جغرافیا، تعداد توربین ها، میزان پوشش گیاهی، شرایط هواشناسی، هزینه‌های ساخت و ساز و دیگر ملاحظات، مورد توجه قرار دهند.

حتی با کمک مدل‌های ریاضی، همبستگی همه این عوامل برای پیدا کردن یک طرح مطلوب دشوار است.

رسولی گفت: "این رویکرد چند هدفه است. " "ما یک تابع داریم و می‌خواهیم آن را با در نظر گرفتن محدودیت‌های مختلف بهینه سازی کنیم. "

رسولی اضافه کرد: "روش‌های تحلیلی نیاز زیادی به محاسبات دارند. " "این روش BBO محاسبات را به حداقل می‌رساند و نتایج بهتر، پیدا کردن راه حل بهینه در هزینه‌های کمتر محاسباتی را ارائه می‌دهد. "

محققان دیگر در سال‌های ۲۰۱۷ و ۲۰۱۸ نسخه‌های ساده‌ای از روش BBO را برای محاسبه طرح‌های مزرعه باد مناسب استفاده کردند، اما در این نسخه‌های ساده، تمام عوامل موثر بر طرح بهینه را در نظر نگرفته اند.

محققان دانشگاه Penn State و دانشگاه تبریز این رویکرد را با استفاده از متغیر‌های اضافی شامل داده‌های واقعی بازار، زبری سطح، که بر میزان انرژی در باد تاثیر می‌گذارد، و میزان باد هر توربین دریافت می‌کنند.

گروه تحقیقات در ضمن رویکرد BBO را با استفاده از مدل‌های واقعی برای محاسبه‌ی دنباله‌ها - باد‌های آرامی که بعد از وزش باد از میان توربین‌ها تولید می‌شود، مشابه دنباله‌های آب بعد از رد شدن قایق- و آزمایش مقدار حساسیت مدل به عوامل دیگر مانند نرخ بهره، محرک‌های مالی و تفاوت هزینه‌های تولیدی، بهبود دادند. نتایج به دست آمده در مجله‌ی Cleaner Production به صورت آنلاین در ماه نوامبر منتشر خواهد شد

رسولی در ادامه گفت: "این یک رویکرد بهینه سازی واقع بینانه‌تر نسبت به برخی از روش‌های ساده سازی است که خارج از آن وجود دارد. " "این برای مشتریان، تولید کنندگان و به منظور شبکه‌های بزرگتر، مزارع بادی بزرگتر بهتر خواهد بود. "

با استفاده از داده‌های بیشتر، مانند گزارش‌های هواشناسی به روز شده و اطلاعات سازنده، محققان می‌توانند از روش BBO برای بهینه سازی طرح‌های مزرعه بادی در بسیاری از نقاط مختلف استفاده کنند، به این ترتیب طراحان مزارع بادی در سراسر جهان بهتر از زمین خود استفاده می‌کنند و در این صورت برای پاسخگویی به نیاز‌های مصرف کنندگان انرژی بیشتری تولید می‌کنند.



بزرگترین مزارع بادی جهان تداوم روند تغییرات آب و هوایی و پیامدهای مخرب استفاده از سوخت های فسیلی برای محیط زیست، توسعه انرژی های پاک را بیش از پیش در کانون توجه جهان قرار داده است. انرژی پاک در واقع از منابعی تامین می شود که تجدید پذیر بوده و فاقد انتشار گازهای گلخانه ای است. 

بر همین اساس، خورشید و باد، دو منبع طبیعی بوده که از ظرفیت های بسیاری برای تامین انرژی مورد نیاز جهان برخوردار هستند. طی چند سال گذشته، پیشرفت های بسیاری را در این حوزه شاهد بوده و اخیرا نیز دانشمندان به پتانسیل بسیار بالای بادهای کره زمین برای تامین انرژی مورد نیاز جهان اشاره داشته اند. بنابر پژوهش های انجام شده، ظرفیت تولید برق توربین های بادی زمینی و هوایی به تریب برابر با ۴۰۰ و ۱۸۰۰ تراوات است که در مقابل مجموع تقاضای ۱۸ تراواتی فعلی جهان، ارقام چشمگیری محسوب می شوند.

به رغم پیشرفت و توسعه حاصل شده در بخش انرژی های پاک، برخی کارشناسان همچنان مسیری طولانی برای جایگزینی آنها با سوخت های سنتی و پرطرفدار فسیلی را متصور هستند. در ادامه این مطلب برخی از بزرگترین مزارع بادی جهان را معرفی می کنیم.

بیشتر بخوانید: استفاده از توربین بادی برای تولید انرژی سبز



"Thanet Offshore Wind Project" 

تانت، انگلیس - ظرفیت: ۳۰۰ مگاوات

بزرگترین مزرعه بادی دریایی در انگلیس است که با برخورداری از ۱۰۰ توربین در فاصله ۱۲ کیلومتری از ساحل و میانگین عمق ۲۰ متری آب احداث شده است. این مزرعه بادی می تواند برق لازم برای ۲۴۰ هزار خانه را تامین کند.

"Panther Creek Wind Farm" 

تگزاس، آمریکا - ظرفیت: ۴۵۷.۵ مگاوات

این مزرعه بادی دارای ۳۰۵ توربین بوده و می تواند برق لازم برای ۱۳۵ هزار خانه را تامین کند.

"Dabancheng Wind Farm" 

شین جیانگ اویغور، چین - ظرفیت: ۵۰۰ مگاوات

ساخت این مزرعه بادی بیش از ۲۰ سال به طول انجامیده و دارای بیش از ۳۰۰ توربین از مدل های قدیمی ۲۰ کیلوواتی تا مدل های جدید ۳ مگاواتی است.

"Bufallo Gap Wind Farm" 

تگزاس، آمریکا - ظرفیت: ۵۲۳.۳ مگاوات

این مزرعه بادی در سه فاز ساخته شده و از توربین های شرکت های وستاس، زیمنس و جی‌ای بهره می برد.

"Sweetwater Wind Farm" 

تگزاس، آمریکا - ظرفیت: ۵۸۵.۳ مگاوات

این مزرعه بادی دارای ۳۵۰ توربین از تولیدات شرکت های جنرال الکتریک، میتسوبیشی و زیمنس است.

"Fowler Ridge Wind Farm" 

ایندیانا، آمریکا - ظرفیت: ۵۹۹.۸ مگاوات

این مزرعه بادی ناحیه ای به مساحت ۲۰ هزار هکتار را پوشش داده و دارای ۳۵۵ توربین است. این مزرعه بادی می تواند برق لازم برای ۲۰۰ هزار خانه را تامین کند.

"Capricorn Ridge Wind Farm" 

تگزاس، آمریکا - ظرفیت: ۶۶۲.۵ مگاوات

این مزرعه بادی با ۴۰۷ توربین خود می تواند برق لازم برای بیش از ۲۲۰ هزار خانه را تامین کند.

Horse Hollow Wind Energy Center" 

تگزاس، آمریکا - ظرفیت ۷۳۵.۵ مگاوات

این مزرعه بادی دارای ۴۲۱ توربین بوده و ناحیه به مساحت ۱۹ هزار هکتار را به خود اختصاص داده است. این مزرعه می تواند برق لازم برای ۱۸۰ هزار خانه را تامین کند.

""Roscoe Wind Farm" 

تگزاس، آمریکا - ظرفیت: ۷۸۱.۵ مگاوات

این مزرعه بادی دارای ۶۲۷ توربین بوده و ناحیه ای به مساحت ۴۰ هزار هکتار را پوشش داده است. این مزرعه بادی می تواند برق لازم برای ۲۶۰ هزار خانه را تامین کند.

"Alta Wind Energy Center" 

کالیفرنیا، آمریکا - ظرفیت: ۱۵۵۰ مگاوات

این پروژه که توسط شرکت "ترا-جن پاور" رهبری می شود از چندین مزرعه بادی تشکیل شده است. این مزارع بادی در مجموع می توانند برق لازم برای ۲۷۵ هزار خانه را تامین کنند. از پیامدهای مثبت این پروژه کاهش انتشار سالانه ۵.۸ میلیارد پوند دی اکسید کربن، ۲۸ میلیون پوند دی اکسید گوگرد و ۱۳.۲ میلیون پوند اکسید نیتروژن است.