風力タービン向け風速監視入門

この最初 の商品シリーズを、もう少し優れた風力タービンを探している人のために、そして何かを変えるために数か月以内に発売したいと思っています。小さな風力タービンと極めてベーシックなポイントで始めて、そしてしばしば風エネルギー分析者のパンとバターである風サイトの専門性と複雑性を少しずつ増やしていきます。

これらの製品は当社に問い合わせをしているエンドユーザーから毎日受ける典型的な質問で、決して分析者の手助けを期待すべきでないという意味ではありません。

家や農場に小型の風力タービンを取り付けることを考える場合には、考慮することが数点ありますが、恐らく一番重要なことは、3つのキーポイントが挙げられます:

  • 高さ
  • 場所
  • 風力タービンのサイズ

高さ

これは単純です。風力タービンタワーが高いほど良い。高いほど障害物が少ないので風の乱気流が少なく、通常ではより高風速という意味です

(Logic Energy Ltd提供の本当のデータ)

上記では同じ風マストで風力計2台の比較を表しており、1台は40メートル、もう1台は30メートルです。40メートルの風力計は30メートルの風力計と比べて、1 m/s 多く平均風力を表しています。

場所

場所、場所、場所、このポイントはまるで不動産市場のよう。このポイントは、風力タービン取り付けを考える際、恐らく最も重要なことのひとつです。風がある場所だが、木、家、そして街からも数マイル離れているような障害物に囲まれていない所を判断できる特定場所でしょう。風の乱流の増大だけでなく、非常に減少することがある風力も不必要な影響があり得ます。

上記で分かる通り、風力タービンのハブ高さが高いほど設置した風力タービンは良くなり、風の乱流が少ないほど風の流れが一層安定します。

風力タービンのサイズ

船の帆を考えてみましょう。風が大きいほど風を一層捉えてそれでエネルギーを取り入れることができます。風力タービンにはさほど違いはなく、ローターが大きくなるほど風を一層捉えます。

もちろん、風からの出力性能を向上させる技術ととあらゆる種類の技術的アドバイスはありますが、覚えておく価値があるルールです。

場所に結びつけるここで行う最後のポイントは、風の突風や乱流が多い、速すぎる特定の場所では、大きなローターで風力タービンを取り付ける最高のソリューションはないでしょう。より小型の風力タービンはそれらの高速風力に十分生かすことができます。

あなたの風力分析者やコンサルタントが十分な風力データ測定を収集した際には手助けをしてくれるでしょう。

風力監視プロジェクト計画

これらの3つのルールを念頭に置き、風力タービンを取り付けるための”完璧”な現場を探すことができますが、その前に一定期間の間、より長い方が良いのですが現場の風力を監視する必要があります。これで様々な方法を実行することができますが、風力分析者にすべての関連したデータを提供するためには、一般的に風力データを記録するだけでなくデータでリアルタイムの計算もするプロ仕様のwind loggerを使用することが得策です。

慣れるためのいくつかのポイント:

  • 平均、最大、標準偏差風速: 通常10分間隔に定められています。
    • 平均: これは10分間隔の風速平均で、通常は毎秒メートル [m/s]に定められています
    • 最大: これは10分間隔中に測定された最大、または突風の風速です
    • 標準偏差: これは10分間隔中の乱気流の強度の表示です。”風力タービンが風と一緒に作動し、風に対して作動しない”ことを確実にする必要があります
  • 風向: 風が大抵の場合にどこから来て、どの程度の風速なのかを知る必要があります。
  • METマストまたはウインドマスト: これは風力計やウィンドセンサーに固定してプロにより使用されます。マストは、wind loggerで取得した読み取りに影響を与えるので、どんな振動や”ぐらつき”もない状態である必要があります。通常、ウインドマストには現場でより良い風を得るために異なる高さで複数のセンサーがあります。粗度高度やウインドシアのような事はとても重要ですが、温度と圧力も重要です。
  • ウインドシア: これは異なる高さで風速を測定することにより計算されます。異なる高さで測定することにより、乱流強度とだけでなく、より高い場所での風速にょる影響へのより良い理解を得ることができます。これは、風力タービンのハブ高さでの測定が不可能な場合に、より高い場所へ”推定する”ことにもよく使用されます。異なる高さでのその他の利点としては、異なる風力タービンを選択した時にオプションを持ち続けることです。

LeSENSE wind example

(Logic Energy Ltd提供のLeSENSEにて平均、最大、標準偏差風力の例)

風力監視 Q&A

  • どれぐらいの時間、風力データを記録、あるいは監視しますか?
    • 情報に基づいた決定を得るには数か月必要です。理想的には6ヶ月以上で、丸1年だとさらに良いです。
  • すべての風力データが準備できたらそれで何をしますか?
    • 理想的には風力分析者にみてもらい、風力が確実に妥当で現地で期待できる物であるかどうかをみてもらってください。
    • 選択した風力タービン供給元に送ると、どのぐらいのエネルギーが現地で期待されるかを教えてくれるでしょう。
    • 平均風速を計算すると、現地でどれぐらいの風速があるのか一般的な見解を与えます。
      • 一般的に、個人的に資金を出す予定の小型風力タービンには、4m/s 以上の物が少し興味深く見え始めます。
      • 風力タービンが銀行資金の場合、通常は6m/s以上の風速が必要です。
    • 頻度分布の計算では、セクションへの異なる風速を分布あるいは分配して現地の風速の高度分布の見解をより明確にします。
      • 異なる風力(通常は手元で、あるいは1m/sのビン)で何時間風が吹いたかを知るとすぐに、風力タービンの提供元から出力曲線を与えられることによってこれらを掛けることができます。これらすべての合計は、現場に一定の風力タービンがあった場合に現場で生成されたエネルギーを与えます。
    • 他に何か失敗した場合には… 当社まで連絡していただければ専門家に連絡させます。

(使用している頻度分布チャートLeSENSE、提供元 Logic Energy Ltd)

機器

  • 風力計は、追跡可能な証明書で校正されていなければなりません。1%よりも良い精度で、0.1m/sの分析を備えている物。常に最低2台の風力計を使うことを推奨します。
  • 風向計,理想的には、 1* 分析
  • Wind logger または監視装置:
    • 履歴データを保存できなければなりません。風力用に最低限、次のパラメーター:
      • 風速の平均、最低、標準偏差
    • 風向
    • 温度と/または圧力、湿度を測定することが得策です。
    • 余分な風力計や他のセンサー用のスペアチャンネルがあると得策です。
    • wind logger または監視装置の電源。
      • 短期間でデータが比較的頻繁に回収する場合には、アルカリバッテリーでOK
      • 長期間の場合、データを遠隔的に取り出し(例えば:GSMやGPRSで)、PhotoVoltaicキットを使用して風力監視装置を駆動

さらなる一般的なQ&A

なぜwind loggerや風速を完全に記録する必要がありますか?

風力タービンを購入する決定をすることと、現地の正確な風速の高度分布を知らないことによって、ギャンブルをしているかも知れません。 0.4m/s ほどの小さな測定された風速の小さな偏差は、公共料金で20-25年以上の供給材料で数万ポンドに転換できます。風力分析者と銀行はこのことを十分に知っており、何も秘密はなく、ただ数字と良い風力データです。

風力データベースを確認して、私の現場は良い/悪い平均年間風速を備えています。決定するのにこれで十分ですか?

いいえ、十分ではありません。個人の風力タービンのマイクロ着座は現地の見晴らしの複雑性により影響されます。データベースからの良い平均風速は、周りの環境(木、家、渓谷)によりあまり本当の風力データを得ることができないこともあれば、ベータベースからのあまり良くない年間平均風力がマイクロサイト(例えば、見晴らし上の高所)のここの特徴が与えられた非常に良い現場となることもあります

“ワイブル分布" とその他の空想的な言葉、何のことですか?a

平均風速と現場の風速の高度分布があるならば、ワイブル分布アルゴリズムで使う一定値を計算することができます。これでより長期間のエネルギー予測を生み出すことが可能になります。ここで重要なことは、マイクロサイトが測定している風速から生じる一定のパラメーターを知る必要があることです。


小型風力タービンの例

このチャートを見てください、両方とも同じ現場の物です。ひとつは、k=2(工業標準が仮定する)のワイブル分布ベースで風の確率を与えることで、もうひとつは、LeNETmobile風力データ監視装置でログされた本当のデータベースの物です。両方とも平均風力は3.5 m/sです。


下記のチャートでは、横軸では毎秒メートルの風速、縦軸では風速あたりの風の確率を表しています。本当のデータの場合には、確率ではなく本当のデータです!!

当社が発見した予測データでは、6m/sで風の確率が12%ですが、本当のデータではたったの6.5%を示しています。これは最初は悪い知らせに思えますが、最後のより高い風速を見てください:10m/s, 12m/s, ... これらは、通常、風力タービンが最高に作動する風速の種類で、より高い効率があります!!

今の所順調ですが、これがどうやってエネルギー生成に関係しますか?

データセットの両方(本当のデータとワイブル)で異なる風速で吹いた時間数を見つけます。異なる風速での総時間数で、どんな風力タービン製造元から提供された典型的な出力曲線でも一緒にまとめて、非常に異なる値を見つけます:

データ収集(本当のデータ): 1ヶ月に1,492kWh

ワイブルを利用した推測データ: 1ヶ月で1,086kWh

既知の本当のデータと現地間の違いが分かりますが、それを推測できますか?この場合、積極的なアプローチがありましたが、裏を返せばどうでしょう?現場で本当に入手可能なエネルギーよりも多くのエネルギーを推測していたらどうなるでしょう?風力タービンに投資する前に現場の本当の潜在性を知ることは絶対にとても価値があることです。

しかし... 1ヶ月に1,500kWhは、あまり多くないですよね?

それは、すべて風力タービンと現地で入手可能な風力次第です。この研究非常に小型の風力タービンで実行されました。



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