SOWFA un Software intelligente che permette di migliorare il funzionamento degli Impianti Eolici

L'energia eolica sta soffiando via il vento degli scettici, è così poco a poco gli impianti eolici si avvicinano a raggiungere la Grid Parity di costo con i combustibili fossili. Ormai manca solo una piccola percentuale di efficienza per rendere l'Eolico più Efficiente dei Combustibili Fossili. L'obiettivo è arrivare a convertire il sistema energetico fino 20% di produzione eolica entro il 2030.

La maggiore efficienza necessaria all'Eolico per rendersi economicamente sostenibile può essere ottenuta con l'ausilio di un software progettato dal National Renewable Energy Laboratory del Dipartimento dell'Energia (NREL). Si chiama Simulator for Applications Wind Farm (SOWFA), e permette di calcolare quanto incidono le ondulazioni del terreno, asperità e altre variabili sul flusso d'aria e di conseguenza sulla produzione di energia da impianti eolici in un determinato punto della superficie terrestre.

La chiave innovativa di SOWFA è che simula una vasta gamma di modelli meteorologici regionali in scala e lo confronta con lo spazio tra le turbine, la loro inclinazione etc... ma con un dettaglio che può arrivare fino al movimento degli elettroni nei cavi. Fornisce un quadro completo di un impianto attivo, mostrando anche come controllare ciascuna turbina per influenzare la direzione dei flussi d'aria, e rilevando l'effetto sulle turbine che si trovano sottovento. Questi dati sono fondamentali per ottimizzare il rendimento complessivo di un parco eolico da costruire o già esistente.

SOWFA è il primo strumento che consente agli sviluppatori di migliorare le prestazioni di non solo una turbina eolica, ma dell'intero campo eolico. La cosa maggiormente interessante è che poiché si tratta di un software open-source non solo c'è tutta una comunità che apporta migliorie, ma è  disponibile gratuitamente per studi universitari, investitori, sviluppatori di impianti eolici, e produttori. Gli utenti hanno il supporto di un forum on-line dove è possibile discutere problemi e soluzioni con altri utenti SOWFA.

Possibili applicazioni del Software Eolico SOWFA

Una possibile applicazione di SOWFA è la simulazione progettazione del controllo coordinato delle singole turbine per massimizzare la produzione a livello dell'impianto eolico completo. Il software può essere utilizzato per riorientare le turbine massimizzando la produzione di energia eolica per quel campo eolico in particolare. Il recupero di potenza prodotta può arrivare anche al 10%.

Se il Software Eolico SOWFA potesse essere impiegato presso i parchi eolici di tutto il mondo, il reddito supplementare potrebbe raggiungere fino a miliardi di dollari.

Generalmente i parchi eolici non vengono costruiti con troppe pale eoliche perché ciascuna pala eolica contribuisce ad assorbire l'energia del vento e pertanto tale energia tende ad azzerarsi su un gran numero di turbine. Il software eolico SOWFA permette in questo caso di ottimizzare anche un gran numero di turbine fino a rendere conveniente un campo eolico molto popolato rispetto ad un campo eolico poco popolato, perché riesce a gestire le deviazioni del flusso come flusso vero e proprio per le turbine che si trovano sottovento con la giusta angolazione.

In passato in effetti l'unico rimedio ai problemi di perdita di flusso eolico era quello di distanziare le turbine. Ora possiamo calcolare l'orientamento relativo con la massima precisione.

SOWFA è stato creato per modellizzare tutte le diverse variabili di un parco eolico, la topografia, le temperature dell'aria, superfici e aria, anche gli effetti delle turbine stesse. Ora che l'industria eolica sta maturando ed i margini di costo sono in diminuzione, è sempre più importante saper modellare l'intero sistema e massimizzare la produzione di energia.

Turbine Eoliche e controllo centralizzato parlano tra loro

Con il software eolico SOWFA si può centralizzare il controllo delle turbine eoliche. Una centrale dati può ricevere informazioni dalle singole turbine e inviare ordini. In altre parole, il controllore centrale e le turbine possono comunicare tra loro. Ad esempio Sofwa può inviare un messaggio che chiede ad una turbina di adeguare la sua imbardata, ma la turbina può ignorare il comando, se le condizioni della turbina sono tali che la regolazione della imbardata sarebbe pericolosa.

Caratteristiche peculiari del Software SOWFA

Un altro motivo per cui SOWFA è unico tra gli strumenti di modellazione degli impianti eolici è che ha la capacità di integrare il calore della superficie terrestre nei suoi calcoli. Il sole è la ragione principale per cui l'aria si muove. Essa provoca le temperature dell'aria e le differenze di pressioni inducendo il vento in una direzione particolare ad una velocità particolare ed a diverse altezze dal suolo. La temperatura variabile del terreno e le colline e le valli del Campo Eolico influenzano anche come il vento si muove attraverso l'atmosfera. Di giorno, quando il terreno è caldo, il vento tende ad essere più turbolento vicino alla superficie terestre. Di notte, quando il terreno è più freddo il vento si fa più orizzontale e accelera. Le stesse regole si applicano in mare aperto, solo che invece della terra si prende in considerazione la superficie dell'acqua, invece di colline e valli, c'è il movimento delle onde.

Il software permette anche di stimare la perdita di potenza se si riduce la cattura della prima fila e si aumenta la cattura di conseguenza della seconda per capire quale sia la configurazione ottimale.

Ridurre l'incertezza sulla produzione di energia eolica può abbassare il rischio finanziario e i tassi di interesse

SOWFA ha attirato interesse notevole da parte di produttori, sviluppatori e utility nel settore dell'eolico. Uno dei maggiori pregi del software SOWFA è la riduzione dell'incertezza sulla produzione di energia da parte di un campo eolico stabilendone anche un limite inferiore. Questo aiuta molto gli investitori in quanto permette di avere rapporti bancari più snelli.

Naturalmente, l'obiettivo è di arrivare a previsioni che siano le più accurate possibili riguardo la produzione di energia eolica prima che le turbine eoliche siano installate dando così materia di studio per misurare i ritorni di investimento.

Capire le dinamiche di un parco eolico significa analizzare gli effetti di tutto ciò che va dalle nuvole fino al terreno passando anche dall'altezza delle colture circostanti. Ogni dato è significativo.

Siamo di fronte ad una nuova era per i campi eolici?

Interessanti prospettive si aprono anche sul fronte dell'ottimizzazione e potenziamento degli impianti eolici esistenti.

Link per scaricare SOWFA

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