研究者らは、ヨーイング風力タービンの騒音発生を研究するため、国立再生可能エネルギー研究所のフラットアイアンズキャンパスにある 1.5 メガワットのゼネラル・エレクトリック製タービンの音をマイクを使って聞きました。 彼らの研究により、現代の陸上風力発電所がどれほど静かであるかについて、これまでで最も包括的なデータセットが作成されました。 写真提供：デニス・シュローダー、 NREL.
ニコラス・ハミルトンは何百時間も風の音を聞いて過ごしてきました。
「実際、なんだか落ち着く感じなんです」と彼は言った ハミルトン、国立再生可能エネルギー研究所（NREL）の研究エンジニア。 「データを聞いていることを忘れがちです。 ホワイトノイズに少し似ています。」
しかし、それらの音はホワイトノイズではありません。それらは、現代の陸上風力発電所がどの程度静かになるかを正確に示す最も包括的なデータセットの基礎です。
風力エネルギーは、米国で最も急速に成長している、そして安価な再生可能エネルギー源の 2050 つです。 10年までに実質ゼロ排出というバイデン・ハリス政権の目標を達成するには、業界を現在の規模のXNUMX～XNUMX倍に成長させる必要がある。 しかし、この成長により炭素排出量とエネルギー価格が下がり、雇用も創出される可能性がある一方で、風力発電所が住宅街に近づく可能性もある。
そして、現代の風力発電所はエネルギー生産を増やすために新しい運用戦略を採用しているため、この戦略は騒音の発生も増加させる可能性があるため、潜在的な騒音が新しいプロジェクトを妨げ、プロジェクトの成長を制限する可能性があります。 コスト効率の高いクリーン エネルギー源.
現在のタービンは住宅から十分離れた場所に設置されているため、知覚できる騒音は最小限に抑えられています（近くの風力発電所の音は、別の部屋から聞こえる冷蔵庫の音よりも大きくありません）。 しかし現在、風力発電所の所有者と風力タービンの製造業者は、風力発電所全体の性能を向上させる新しい技術、ウェイクステアリングを使用しています。 後流とは、風力タービンの後ろで風が減速する領域であり、風下タービンのエネルギー生産が減少する可能性があります。 風力タービンをヨーイングすること、つまりわずかに異なる角度で風に面するように風力タービンを回転させることにより、風力発電所のオペレーターは後流を操縦することができ、特定のタービンのエネルギー生産量は減少しますが、風力発電所全体の生産量は増加します。 ヨーイングが植物にとって頼りになる技術になる前に、風力発電所の開発者は、ヨーイングが騒音を増加させる (または減少させる) かどうかを知る必要があります。
「風力タービンの騒音に対する国民の懸念を考えると、後流操舵が音響放射にどのような影響を与える可能性があるかを理解する必要がある」とハミルトン氏は述べた。 規制当局は騒音規制を確立するために観測データも必要となります。」
そのデータを収集するために、NREL フラットアイアンズ キャンパスのハミルトン氏と同僚は、米国エネルギー省所有のゼネラル エレクトリック社製 11 メガワット風力タービンの下に 1.5 個のマイクを戦略的に設置しました。 マイクは、人間が知覚できる周波数の全範囲にわたるノイズを収集しました。 ハミルトン氏によると、彼らは広いエリアで騒音がどのように変動するかを測定するために「フルフィールドデータ」も収集したという。
彼らの結果は驚くべきものでした。
音響放射モデルは、ヨーオフセットのある風力タービンは騒音を増加させると予測しました。 しかし、研究チームのデータはその逆を示しています。ヨード動作により風力タービンの騒音が減少したのです。
減少はわずかではありますが、騒音の低減は効果的です。「風力タービンの騒音発生を減らすことができれば、風力タービンの新たな設計の可能性が広がります」とハミルトン氏は述べています。 「たとえば、発生する騒音が少ないローターは、より高速で動作する可能性があります。 より高速では、より軽いギアボックスを使用して同じエネルギーを生成でき、タービンのコストを削減できます。」
これは「驚くべき結果だった」とハミルトンは続けた。 でも幸せなことだよ。」 データは、風力発電所がウェイクステアリングを使用すると、全体としてより多くのエネルギーを生成し、同時に騒音を低減できる可能性があることを示しています。
では、なぜ音響モデルはそれほど間違っていたのでしょうか? ハミルトン氏は、「私たちはノイズモデルを使って、まったく新しい問題（タービンのヨーイング）を測定しました。これはもともと研究するつもりではなかったものです。」と述べました。 それは、実験結果がなぜそれほど驚くべきものであったかを説明できるかもしれません。 また、モデルが別の外観を使用できることも示しています。 将来のモデルは、風力発電所の運転者がタービンが生成するエネルギー量を制御するために使用する最新の技術の影響を分析するように適応する必要があります。
ハミルトンと彼のチームの新しい騒音測定機能は、 最近の技術レポート & DOE がホストするオープンソースのデータセット。 彼の技術は、現在および将来の風力発電所の騒音関連の問題をさらに研究するために応用できます。 NRELでは、研究者らはすぐにチームの手法を使用して、XNUMXつのタービンだけでなく風力発電所全体、洋上風力発電所、柔軟性の高いタービンブレード、新しいタービンブレードの形状、さらには丘やその他の地形がどのように相互作用するかについて研究する可能性がある。近くのタービン。
「この装置を使い続けて、さらに多くの測定を行う機会はたくさんあります」とハミルトン氏は語った。
つまり、近いうちにさらに何百時間も風を聞くことができるようになるかもしれないということだ。
記事の礼儀 NREL
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出典: https://cleantechnica.com/2021/09/08/new-data-sound-good-for-wind-energy/
