Atklājumi.lv

e-žurnāls par zinātni, cilvēku un rītdienas tehnoloģijām

Vēja ģeneratori var palīdzēt cīnīties ar vētrām

Offshore-Windpark-Greater-G

Viesuļvētras mūsdienās ir vienas no postošākajām dabas kataklizmām, kas ik gadu rada ievērojamus zaudējumus. Izmaiņas vētru intensitātē un spēkā ir pētītas ļoti plaši un šobrīd, balstoties uz dažādu pētījumu rezultātiem, var apgalvot, ka spēcīgo viesuļvētru intensitātei pasaulē ir tendence pieaugt. Piemēram, Floridas Universitātes zinātnieki izpētījuši, ka nepilnu trīs desmitgažu laikā vidējais vētru ātrums ir pieaudzis par 28 km/h. Pie līdzīgiem secinājumiem nonākuši arī zinātnieki citviet pasaulē, tādēļ šobrīd ir svarīgi atrast risinājumus, kā aizsargāties no spēcīgajām vētrām.

Delaveras Universitātes (ASV) pētnieki, sadarbojoties ar kolēģiem no Stenforda Universitātes (ASV), veikuši jaunu pētījumu, kurā, izmantojot digitālos modeļus, noskaidrojuši, ka viesuļvētru radītos postījumus potenciāli varētu mazināt vēja turbīnu parki. Liela daudzuma vēja ģeneratoru izvietošana piekrastes ūdeņos mazinātu viesuļvētru pārvietošanās ātrumu, kā arī viļņus un vētru darbības radītos plūdus.

Pētījuma rezultāti publicēti izdevumā „Nature Climate Change". Amerikāņu zinātnieku atklājums uzskatāms par nozīmīgu soli ceļā uz efektīvāku aizsardzības pasākumu izstrādi piekrastes iedzīvotāju un apdzīvoto vietu nodrošināšanai pret vētru postījumiem.

Turklāt, papildus minētajām vēja turbīnu priekšrocībām aizsardzībā pret viesuļvētrām, tiktu saražots arī liels daudzums elektroenerģijas. Vēja enerģija, līdzās Saules gaismai, šobrīd tiek uzskatīta par vienu no perspektīvākajiem alternatīvās enerģijas ieguves veidiem nākotnē. Apgabalos, kur spēcīgi vēji ir bieža parādība, ģeneratori darbotos ļoti ražīgi, taču vēja turbīnas teorētiski var sākt enerģijas ražošanu no brīža, kad vēja ātrums sasniedz aptuveni 2,5 m/s, tātad tos iespējams izmantot visās klimata joslās. Iespējams, nākotnē turbīnas spēs iegūt enerģiju pat no vēl lēnāka vēja.

Delavēras Universitātes profesore Kristīna Arčera (Cristina Archer) un Stenforda Universitāti pārstāvošais pētnieks Marks Džeikobsons (Mark Jacobson) iepriekš nodarbojušies ar vēja enerģijas potenciālā apjoma pētījumiem, to rezultātā noskaidrojot, ka vēja enerģijas daudzums, ko būtu iespējams nākotnē iegūt, ir vairāk nekā pietiekams, lai nodrošinātu visas pasaules elektroenerģijas pieprasījumu, tajā pat laikā radot minimālu ietekmi uz vidi.

Jaunajā pētījumā abi zinātnieki vēja enerģijai pievērsās no cita skatpunkta – izpētot, kā vēja turbīnu darbība ietekmē viesuļvētras, kas iekļūst turbīnu darbības zonā.

hurricane

Lai pētījumu veiktu, tika izstrādāti digitālie klimata-laikapstākļu modeļi, virtuālajā vidē izveidojot vairākas iepriekš piedzīvotas vētras – viesuļvētru Katrīna, kas Ziemeļamerikā un tās tuvumā plosījās 2005.gadā, sasniedzot ātrumu 280 km/h (6.stiprākā vētra, kas novērota Ziemeļamerikas teritorijā), viesuļvētru Izaks, kas ASV plosījās 2012.gada augustā, prasot vairāk nekā 40 cilvēku dzīvības un radot aptuveni 2,39 miljardu ASV dolāru zaudējumus, kā arī viesuļvētru Sendija, kas sasniedza 185 km/h, arīdzan radot lielus zaudējumus un dzēšot cilvēku dzīvības.

Digitālā vidē tika simulēta situācija, kurā izspēlēja, kas notiku, ja katra no minētajām viesuļvētrām savā ceļā sastaptu lielus, okeāna ūdeņos izvietotus vēja ģeneratoru parkus. Tika izstrādāti divu dažādu situāciju modeļi. Viens – kas notiktu, ja viesuļvētras savā ceļā nesastaptos ne ar kādiem šķēršļiem, otrs – kā reaģētu viesuļvētras, ja uz katru 0,45 km2 lielu platību līdz 100 km attālumam no krasta līnijas būtu izvietota viena vēja turbīna.

Pētījuma gaitā kļuva skaidrs, ka zinātnieku izvirzītais pieņēmums ir patiess. Vēja turbīnu parkiem patiešām piemīt spēja mazināt viesuļvētru potenciālos postījumus – vēja turbīnām iegūstot enerģiju no vētras malām, straujie vēji tika būtiski palēnināti. Ievērojamākais rezultāts tika panākts viesuļvētru Sendijas un Katrīnas gadījumā, kad to ātrums samazinājās attiecīgi par 140 km/h un 148 km/h.

Balstoties uz izstrādātajiem digitālajiem modeļiem, pētniekiem izdevies arī noskaidrot, ka vēja ģeneratori ievērojami mazinātu viļņu augstumu, tā pasargājot īpaši apdraudētās piekrastes teritorijas. Turklāt viesuļvētras Sendijas gadījumā plūdi mazinātos par 34%, bet, ja plosītos viesuļvētrai Katrīna līdzīga vētra, pat par 79%.

Protams, ņemot vērā vētru milzīgo spēku, arī vēja turbīnu parkiem jābūt iespaidīga izmēra – efektīvi darbotos vēja parki, kuros izvietoto turbīnu skaits sasniegtu vairākus tūkstošus. Vēl lielāks efekts būtu gadījumā, ja viesuļvētru ceļā būtu vairāki liela izmēra vēja parki.

Zinātnieki uzskata, ka viens no galvenajiem faktoriem, kas varētu izraisīt novēroto viesuļvētru intensitātes un spēka pieaugumu, ir globālā sasilšana. Tā kā globālo temperatūru pieauguma un ar to saistīto procesu būtiska mazināšanās pagaidām netiek prognozēta, visticamāk ar viesuļvētrām saistīto problēmu aktualitāte nākotnē turpinās augt.

Ideja par vēja turbīnu parkiem piekrastes ūdeņos kā viesuļvētru spēka mazinošiem līdzekļiem, tās efektivitāte, pagaidām izmēģināta tikai laboratorijas apstākļos, taču nākotnē, pēc papildus pētījumu veikšanas, to varētu ieviest arī reālajā dzīvē.

Augšējais attēls: vēja ģeneratora uzstādīšana piekrastes ūdeņos. Avots: rwe.com.

Avots: energy.udel.edu

Etiķetes:{tortags,931,1}

Brīvpieejas materiāls. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.