Uma nova abordagem para melhorar o controle de energia de parques eólicos

Energia renovável

Os seres humanos devem fazer a transição para fontes de energia mais sustentáveis ​​para desacelerar as mudanças climáticas e interromper seus efeitos desfavoráveis. Portanto, engenheiros em todo o mundo têm lidado com várias tecnologias que podem transformar recursos naturais, como sol, vento e água, em energia elétrica.

As turbinas eólicas, dispositivos que podem transformar a energia cinética do vento em eletricidade, estão entre as soluções de energia sustentável promissoras e amplamente aplicadas. Apesar de seus atributos vantajosos, a rede elétrica da maioria das turbinas eólicas existentes e outras soluções de energia alternativa podem ser dramaticamente instáveis.

Portanto, vários governos começaram a introduzir legislação que obriga os operadores de turbinas eólicas a fornecer serviços auxiliares de rede. Estas são essencialmente funções que ajudam os operadores de rede a preservar um fluxo confiável de eletricidade, lidando com discrepâncias entre oferta e demanda de energia.

Cientistas da Delft University of Technology (TU Delft) desenvolveram recentemente um controlador que pode ajudar a gerenciar a energia de parques eólicos por meio do que é conhecido como “controle de energia ativa”. Este controlador, introduzido em um artigo pré-publicado no arXiv, pode ajudar a melhorar o desempenho dos parques eólicos, facilitando sua implementação em todo o mundo.

“O projeto proposto melhora a estabilidade do monitoramento de energia e permite um entendimento simples, onde cada turbina é considerada um sistema de atraso de tempo puro”, escreveram Jean Gonzalez Silva, Bart Matthijs Doekemeijer, Riccardo Ferrary e Jan-Willem van Wingerden em seu artigo.

Para rastrear a potência das turbinas eólicas, a abordagem dos pesquisadores emprega um algoritmo de circuito fechado. Este algoritmo tem um feedforward e um loop de feedback. O primeiro garante o rastreamento da energia quando as turbinas não estão cheias, enquanto o último monitora a energia quando uma, mas não todas, as turbinas estão saturadas.

Novos controladores de parques eólicos

Gonzales Silva e seus colegas avaliaram seu controlador em uma coleção de testes executados no SOWFA, um simulador de usina eólica de alta fidelidade. Eles descobriram que sua abordagem melhorou substancialmente o rastreamento total de energia ativa para os parques eólicos simulados, aumentando a produção de energia em até 15% a mais do que uma abordagem de linha de base.

“O artigo analisou o desempenho do controle com diferentes distribuições de potência nominal em uma condição totalmente desperta e disponibilidade de energia limitada”, explicaram os pesquisadores em seu artigo. “Os resultados mostram a melhora na produção de energia adquirida pelo fechamento da malha de controle, em comparação com a operação gulosa.”

A melhoria no monitoramento total da energia ativa e na produção de energia das turbinas eólicas destacadas pelas simulações dos cientistas indica que sua abordagem pode ajudar a melhorar drasticamente o desempenho dos parques eólicos do mundo real. No entanto, o grupo também observou uma série de pequenos picos e oscilações indesejáveis ​​na potência ativa de sua solução de malha fechada. Em seus estudos subsequentes, eles pretendem tentar elaborar uma estratégia para eliminar ou acomodar essas oscilações para melhorar o desempenho e a confiabilidade de sua abordagem.

“Nossa pesquisa futura certamente elaborará uma distribuição inteligente variável no tempo da potência ativa nominal, antecipando a potência disponível e considerando turbinas restritas projetadas devido a falhas e falhas na solução APC proposta”, escreveram os cientistas em seu artigo.

Leia o artigo original no Tech Xplore .

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