2020年7月31日
佛罗里达州是美国东南部几个几乎不存在风能的州之一，这也是风力发电厂在该地区不具有经济可行性的能源来源的一个原因。但是FAMU-FSU工程学院的一项新研究表明，即将到来的技术进步将如何使风能成为阳光之州的热门商品。
佛罗里达州立大学土木与环境工程系的研究员肖恩·马丁(Sean Martin)正在与一个跨学科的科学家团队合作，研究佛罗里达州9个不同地点的风力资源特征。他们的分析将有助于风能行业和政策制定者了解利用发展中的技术生产风能的可行性。
肖恩·马丁是土木与环境工程系的研究员
他们的研究成果发表在杂志上应用能源。
“随着涡轮技术的进步、更高的塔、更大的转子直径和新的控制系统，我们将能够向低风地区提供低成本的风力发电，比如佛罗里达州和东南部地区。”马丁说。“增加的轮毂高度和更高的涡轮机可以利用更高的风速来收集更多的风能。”
与德克萨斯州或爱荷华州相比，佛罗里达州的风能目前还不是风力发电场能够获利的地方。由于建筑物、树木和其他障碍物增加了表面摩擦和湍流，风速变慢了。
在美国，安装的大多数公用事业规模的涡轮机都位于密西西比河以西，那里的风速普遍超过每小时13英里。
但是，使用能够在更高海拔、风速更快的地方捕捉风能的新工具，可能会使风能成为可能。
Arda Vanli，工业与制造工程系副教授
那么这些涡轮机有多高呢?现存的大多数陆地涡轮机从地面到叶片顶部的平均高度超过380英尺，类似于32层的建筑。新的、更高的涡轮机高度几乎是它的两倍，达到660英尺，接近55层楼的高度，这类涡轮机将在佛罗里达最有用。
马丁正在与工业与制造工程副教授阿尔达·万里(Arda Vanli)和土木与环境工程副教授郑成文(Sungmoon Jung)合作。
“我不认为任何人能预测风能的出现时间，”荣格说。“几年前我们差点就有了。有一家私人公司曾提议在佛罗里达州建立一个风力发电场，但该公司撤回了这个计划，因为当时的技术不够经济。我希望随着技术的进步，我们能在未来看到风能。”
郑成文，土木与环境工程系副教授
研究人员正在研究的一件事是风力涡轮机在不同地点运行的能力。风速是不同的，所以涡轮机必须能够以不同的速度旋转。研究人员想知道一年中涡轮机可以满负荷运转的时间百分比。
一般来说，发电能力至少占总发电能力30%的涡轮机对于公用事业规模的风力发电更经济。根据新涡轮机在特定地点产生风能的能力，这些数据将能够预测佛罗里达州放置新涡轮机的最佳地区。
“关键是找到并识别风数据中的特征模式，”马丁说。“一旦我们建立了模式，数据可以帮助选址，并可以改进能源评估措施，帮助行业和政策制定者在风力发电场最有利可图的地方做出决定。”
在选择风力发电场的选址时，研究人员还必须考虑其他因素。鸟类的安全、转子发出的噪音以及一些人可能会发现风力涡轮机不美观的事实都是需要考虑的因素。
当把这些因素与风速数据结合在一起时，科学家们发现，风力发电场的最佳位置似乎是在佛罗里达西北部、中部和南部的农村地区。
“选址是一个重要的决定，尤其是在风力不足的地区，”Vanli说。“将大型风力涡轮机运送到这些地方是一项重大投资，掌握良好的数据最终将决定投资是否成功。”
风能正受到学术界和工业界的极大关注。新的、可负担得起的生产可再生能源的方法即将出现。在未来十年内，佛罗里达的风力发电场将成为可能，而比这项研究中使用的涡轮机更高的涡轮机将在未来更加普遍。
“真正的问题是，公众的认知、接受度和环境因素是否会阻止这种资源的开发，”马丁说。“我们希望这项研究将为美国的能源组合增加更多的可再生能源，并能够抵消我们对单一燃料来源的依赖，增加能源安全，以满足日益增长的需求。”
来源:https://www.fsu.edu/