พลังงานลม

ลมนอกชายฝั่งกำลังเติบโตอย่างรวดเร็วจนกลายเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญทั่วโลก และคาดว่าจะเติบโต 13% ในอีกสองทศวรรษข้างหน้า และเพิ่มขึ้น 15 เท่าภายในปี 2583 เพื่อเป็นอุตสาหกรรมมูลค่า 1 ล้านล้านดอลลาร์ ซึ่งเทียบเท่ากับการใช้จ่ายด้านเงินทุนสำหรับพลังงานก๊าซและถ่านหิน รุ่น. ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา นิวยอร์กและนิวเจอร์ซีย์เพิ่งได้รับสัญญาพลังงานลมนอกชายฝั่งสองฉบับเพื่อช่วยให้บรรลุเป้าหมายของการบูรณาการพลังงานหมุนเวียน "เรากำลังเข้าสู่ยุคใหม่ของการปฏิวัติพลังงานลมนอกชายฝั่ง" ผู้เขียนอาวุโส Ruo-Qian (Roger) Wang ผู้ช่วยศาสตราจารย์ภาควิชาวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อมแห่ง Rutgers University-New Brunswick กล่าว "กุญแจสำคัญในการสนับสนุนการเติบโตนี้คือการพัฒนาเครื่องมือที่เชื่อถือได้เพื่อประเมินและคาดการณ์ประสิทธิภาพของกังหันลมนอกชายฝั่งได้ดีขึ้น เพื่อปรับปรุงการวางแผนโครงการและสนับสนุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษา ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง Hornsea ในอังกฤษในปี 2019 และวิกฤตพลังงานในเท็กซัสในปี 2021 แสดงให้เห็นถึงความเร่งด่วน จำเป็นต้องพัฒนาแบบจำลองที่มีประสิทธิภาพเพื่อประเมินและคาดการณ์ความไม่แน่นอนด้านสิ่งแวดล้อมของการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลม" เส้นกำลังไฟฟ้าหรือความสัมพันธ์ที่ควบคุมการแปลงตัวแปรสภาพอากาศที่กังหันลมได้รับเป็นพลังงานไฟฟ้า มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมพลังงานลมเพื่อประมาณการกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้สำหรับวัตถุประสงค์ในการวางแผนและการปฏิบัติงาน แต่วิธีการปัจจุบันสำหรับการประมาณค่าเส้นโค้งกำลังมีข้อจำกัด รวมถึงการพึ่งพาความเร็วลมเป็นส่วนใหญ่และละเลยปัจจัยแวดล้อมอื่นๆ และส่วนใหญ่มองข้ามสภาพแวดล้อมทางทะเลที่ซับซ้อนซึ่งกังหันนอกชายฝั่งทำงาน ในการศึกษาของพวกเขา นักวิจัยของ Rutgers ได้ออกแบบกรอบการวิเคราะห์ความไวเพื่อเปิดเผยและทำนายปัจจัยสำคัญที่ก่อให้เกิดความไม่แน่นอนด้านสิ่งแวดล้อมของการผลิตไฟฟ้าจาก พลังงานลม นอกชายฝั่ง การขับเคลื่อนการวิเคราะห์ความไวนี้คือโมเดลแมชชีนเลิร์นนิง ซึ่งจะหลอมรวมผลลัพธ์จากเครื่องจำลองทางฟิสิกส์เข้ากับข้อมูลอุตุนิยมวิทยาในโลกแห่งความเป็นจริงที่รวบรวมจากชุดทุ่นลอยน้ำนอกรัฐนิวเจอร์ซีย์ ทุ่นดังกล่าวตั้งอยู่ใกล้กับโครงการพลังงานลมนอกชายฝั่งในอนาคตอย่างน้อย 3 โครงการ ซึ่งคาดว่าจะเพิ่มประมาณ 2.8 กิกะวัตต์ให้กับกำลังการผลิตลมนอกชายฝั่งของสหรัฐฯ ภายในปี 2567 "เท่าที่เราทราบ กรอบการสร้างแบบจำลองที่เสนอนี้เป็นกรอบแรกที่ตรวจสอบผลกระทบของตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมมากถึง 7 ตัวแปร รวมถึงปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับลมและคลื่น ต่อการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลมนอกชายฝั่ง" Aziz Ezzat ผู้ร่วมเขียนและ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมอุตสาหการและระบบแห่งรัตเกอร์สกล่าว "กรอบการทำงานตรวจสอบผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมนอกชายฝั่งต่อประสิทธิภาพของการออกแบบกังหันนอกชายฝั่งขนาด 15 เมกะวัตต์ที่ทันสมัย ​​ซึ่งคาดว่าจะติดตั้งนอกรัฐนิวเจอร์ซีย์และรัฐอื่นๆ ของสหรัฐฯ ในอนาคตอันใกล้นี้ " การวิเคราะห์ของทีมเผยให้เห็นว่าคลื่นมีบทบาทสำคัญ หากไม่ใช่สิ่งที่สำคัญที่สุด ในการทำนายช่วงเวลาที่สองของพลังงานลม กล่าวคือ การแปรผันตามระดับการสร้างค่าเฉลี่ย นักวิจัยยังพบว่าการรวมตัวแปรสภาพแวดล้อมหลายตัวสามารถปรับปรุงการทำนายกำลังไฟฟ้าที่มีความแม่นยำสูงได้อย่างมีนัยสำคัญ "จากการทดสอบข้อมูลในโลกแห่งความเป็นจริงจากไซต์ในนิวยอร์กและนิวเจอร์ซีย์ กรอบการวิเคราะห์ของเราสามารถปรับปรุงความแม่นยำได้ถึง 91% จากมาตรฐานอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมสำหรับการประมาณพลังงานลม ซึ่งอาศัยความเร็วลมเป็นข้อมูลด้านสิ่งแวดล้อมเพียงอย่างเดียว" Wang พูดว่า. "ความแม่นยำที่สูงขึ้นอย่างมากของโมเดลการประมาณกำลังไฟฟ้าแบบหลายอินพุตของเราทำให้ชุมชนการวิจัยและผู้ปฏิบัติงานในอุตสาหกรรมลมนอกชายฝั่งเปลี่ยนความสนใจไปที่เครื่องมือจำลองการประมาณกำลังไฟฟ้า/การทำนายแบบหลายอินพุต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมทางทะเลที่ซับซ้อน"