Desarrollo de la eólica marina en EE.UU. y modelos de corrientes de aire

Los modelos de corrientes en chorro ayudan a informar sobre el desarrollo de la energía eólica marina en Estados Unidos.

Publicado originalmente por Cornell Chronicle. Por Eric Laine, especialista en comunicaciones de la Facultad de Ingeniería.

Con el gobierno federal planeando realizar la mayor venta de contratos de arrendamiento de parques eólicos en alta mar de la historia del país, un nuevo estudio de Cornell podría ayudar a informar sobre el desarrollo de los parques eólicos en alta mar al proporcionar modelos detallados que caracterizan la frecuencia, la intensidad y la altura de las corrientes en chorro de bajo nivel sobre la zona costera del Atlántico de Estados Unidos.

La investigación, Occurrence of Low-Level Jets Over the Eastern U.S. Coastal Zone at Heights Relevant to Wind Energy, fue publicada el 9 de enero en la revista Energies. El estudio concluye que las corrientes de chorro sí se producen a una altura suficiente para alcanzar los planos de los rotores de los aerogeneradores en los parques eólicos previstos en la costa este de Estados Unidos, según la coautora Jeanie Aird, estudiante de doctorado del Laboratorio Barthelmie de Energía Eólica de la Escuela Sibley de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Facultad de Ingeniería.

Los chorros de bajo nivel -corrientes de aire que se mueven rápidamente en los 2 kilómetros más bajos de la atmósfera- pueden tener pros y contras para los aerogeneradores. Suelen provocar un aumento de la velocidad del viento que puede mejorar el rendimiento de las turbinas, como la potencia, pero también pueden aumentar las cargas sobre las palas y las torres de las turbinas con una mayor cizalladura y turbulencia del viento. Comprender su ocurrencia es importante para planificar la longevidad de las turbinas eólicas y la producción de energía.

Aird analizó dos años de simulaciones del modelo Weather Research and Forecasting  (WRF) proporcionadas por Sara C. Pryor, profesora del Departamento de Ciencias de la Tierra y la Atmósfera de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida. Descubrió que los chorros de baja intensidad se producen con más frecuencia en las zonas de arrendamiento de energía eólica en alta mar al sur de Massachusetts que en las de la cuenca de Nueva York (que se extiende aproximadamente desde la costa de Nueva Jersey hasta el este de Long Island) y más al sur.

“Nuestro estudio se centra específicamente en los chorros de bajo nivel que se producen con máximos a unos 500 metros o menos”, aseguró Aird, “ya que a menor altura es más probable que interactúen con los aerogeneradores”.

Aird descubrió que los chorros de baja altura pueden producirse a unos 150 metros sobre el nivel del mar, lo que significa que es probable que interactúen con las turbinas eólicas marinas previstas para la costa este de Estados Unidos. Por ejemplo, las turbinas seleccionadas para el parque eólico de Vineyard, en la costa de Massachusetts, tienen una altura de buje de 140 metros.

“Nuestro análisis proporciona mapas de la aparición de chorros de bajo nivel que muestran que estos fenómenos se producen hasta un 12% de las veces a finales de la primavera y principios del verano, cuando hay fuertes gradientes horizontales de temperatura”, dijo Aird. “Esperamos que esta investigación ayude a los promotores de parques eólicos en alta mar y estamos trabajando para desarrollar un método de predicción de la aparición de chorros de bajo nivel”.

Antes de esta investigación, no había certeza sobre la frecuencia de los chorros de bajo nivel en esta zona, ni sobre sus velocidades y alturas, debido a la relativa falta de mediciones climatológicas del viento en la Costa Este. Este estudio es único en el sentido de que el equipo utilizó dos años de datos WRF de alta resolución en un amplio dominio geográfico, que abarca 13 de las 16 zonas de arrendamiento en alta mar previstas para analizar los chorros de bajo nivel.

Aird es coautor del artículo con Pryor; Rebecca Barthelmie, profesora de la Escuela Sibley de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial; y el investigador postdoctoral Tristan Shepherd.

La investigación fue financiada por el Departamento de Energía de los Estados Unidos, la Fundación Nacional de la Ciencia y la Autoridad de Investigación y Desarrollo Energético del Estado de Nueva York a través del consorcio de Investigación y Desarrollo Eólico Nacional en Alta Mar.

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Laura Andrade

Laura Andrade

Laura Andrade es una periodista freelance especializada en la investigación de la electrónica de consumo, especialmente de smartphones, tabletas y ordenadores. Actualmente participa en varios proyectos en los que se ha encargado de escribir sobre lanzamientos de nuevos productos digitales, aplicaciones, sitios y servicios para publicaciones impresas o en línea. Está constantemente estudiando las últimas tecnologías para estar siempre al día.

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