Mengukur Potensi Tenaga Angin di Pennsylvania

Latar Belakang
Acutec Precision Machining, Inc. di Saegertown, Pennsylvania menggunakan banyak energi listrik dalam operasi permesinannya, dan mengantisipasi peningkatan pengeluaran untuk penggunaan listrik dengan deregulasi generasi energi listrik yang akan datang. Dengan pengoperasiannya di atas bukit berangin, perusahaan tertarik untuk menentukan apakah ada angin yang cukup untuk menyalakan turbin angin komersial yang dapat memenuhi kebutuhan listrik tahunan perusahaan. Menurut peta sumber daya angin Laboratorium Energi Terbarukan Nasional untuk Pennsylvania, kecepatan angin rata-rata tahunan di Saegertown di lokasi Acutec sekitar 4,0 m / s hingga 5,5 m / s (8,9 mph hingga 12,3 mph) pada ketinggian 80m (262 kaki) ) di atas permukaan tanah.

Kecepatan angin ini berada dalam kisaran yang umumnya dianggap cukup untuk penempatan turbin angin, tetapi datanya dimodelkan dan tidak diperoleh dengan pengukuran langsung. Padahal sangat penting mengukur kecepatan angin secara langsung di lokasi yang diusulkan. Dengan demikian, tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengukur kecepatan dan arah angin yang sebenarnya di lokasi Acutec Precision Machining, Inc.

Metode
Fasilitas Saegertown Acutec terletak di punggung bukit pada ketinggian sekitar 1.100 kaki di Saegertown, PA. Pada tahun 2007, dipasang anemometer pada ketinggian 50, 110, 170, dan 230 kaki di atas permukaan tanah di menara sel komersial untuk mengembangkan model geser angin secara vertikal untuk menilai desain turbin angin yang beroperasi pada ketinggian yang berbeda (Gambar 1). 1). Anemometer juga mengukur hembusan angin dan arah angin.

 

Onset S-WCA-M003 model anemometers (Gambar 2) yang melekat pada lengan ekstensi 6 ft- (2m) yang ditempelkan ke lokasi barat daya dari menara dan diprogram untuk mencatat kecepatan angin, hembusan, dan arah rata-rata setiap menit. Setiap satu hingga tiga bulan, data diunduh sebelum diproses. Data dari sensor angin disimpan di Onroll's HOBO® Micro Station Data Loggers, model H21-002 dan diunggah ke perangkat lunak organisasi data HOBOware®Pro. Perangkat lunak ini memformat data agar kompatibel dengan perangkat lunak analisis data angin kami, Windographer Versi 1.47, yang disediakan oleh Mistaya Engineering Co., Calgary, Alberta, Kanada.

Hasil dan Diskusi
Setelah 13 bulan pengumpulan data, data diekspor dari Hoboware Pro ke format teks. Data yang berhasil dikumpulkan sebesar lebih dari 80% sementara data untuk Januari dan Februari 2009 pada ketinggian 230 kaki hilang karena kegagalan pengumpulan data.
Rata-rata kecepatan angin terendah di musim panas dan tertinggi di musim dingin, dengan minimum pada bulan Juli (8,7 mph) pada ketinggian 230 kaki dan maksimum pada bulan Desember (13,1 mph) pada ketinggian yang sama (Gambar 3). Seperti yang diharapkan, kecepatan angin rata-rata tahunan dan kecepatan angin maksimum meningkat dengan tinggi. Kami menentukan kecepatan angin dibandingkan ketinggian (dikenal sebagai geser angin vertikal).

Data ini kemudian digunakan untuk mengembangkan persamaan prediktif untuk kecepatan angin berdasarkan ketinggian antara 0 dan 330 ft. Hal ini berguna karena model turbin angin yang berbeda memiliki ketinggian hub yang berbeda. Kecepatan angin bervariasi sepanjang hari dengan kecepatan umumnya tertinggi antara jam 12:00 dan 18:00, dan terendah di malam hari.

Data pada 230 ft menjadi data yang paling menjanjikan dalam ketersediaan sumber daya angin. Angin berhembus secara konsisten sekitar 2 mph lebih besar dari kecepatan angin rata-rata. Profil kecepatan angin musiman menunjukkan bahwa kecepatan angin rata-rata tertinggi (13.55 mph) adalah pada bulan Desember dan kecepatan terendah (8.80 mph) pada bulan Juli. Kecepatan angin tahunan rata-rata pada ketinggian ini adalah 10,66 mph.

Kecepatan angin rata-rata naik menunjukkan bahwa kecepatan angin rata-rata tertinggi, sekitar 12,5 mph, datang dari selatan dan tenggara. Total energi angin naik menunjukkan bahwa sebagian besar energi angin berasal dari barat daya. Akhirnya, distribusi probabilitas angin menunjukkan bahwa paling sering (sekitar 9,5% dari waktu), angin berada dalam kisaran 9 hingga 10 mph. Kecepatan angin adalah 0 mph untuk sekitar 3,4% dari waktu, dan kurang dari 7 mph (kecepatan angin minimum yang diperlukan untuk sebagian besar turbin angin untuk menghasilkan listrik) kurang 14% dari waktu yang ditentukan.

kesimpulan dan rekomendasi
Data kami menunjukkan bahwa sumber daya angin cukup untuk menyalakan turbin angin komersial besar yang dapat memenuhi kebutuhan listrik tahunan Acutec. Kami menggunakan output Windographer, dengan data angin kami, untuk memperkirakan output listrik tahunan dari sejumlah turbin angin yang tersedia secara komersial (Tabel 1). Berdasarkan permintaan energi Acutec tahun 2008 sebesar 2.879.936 kWh, turbin angin mampu menghasilkan 1 MW hingga 3 MW per tahun paling cocok.

Turbin yang lebih besar menghasilkan lebih banyak listrik, dan satu turbin besar dapat berpotensi memenuhi kebutuhan energi tahunan Acutec. Turbin penghasil tenaga angin yang lebih besar biasanya lebih mahal; Namun, skala ekonomis dan biaya bangunan mungkin menunjukkan bahwa satu turbin lebih ekonomis daripada turbin ganda di Pennsylvania.




Produk Terkait dengan artikel Mengukur Potensi Tenaga Angin di Pennsylvania

DavisĀ® Wind Speed and Direction Smart Sensor Sensor - S-WCF-M003
DavisĀ® Wind Speed and Direction Smart Sensor Sensor - S-WCF-M003
Wind Direction Smart Sensor - S-WDA-M003
Wind Direction Smart Sensor - S-WDA-M003
R.M. Young Marine Wind Monitor (model 05106) Adapter Sensor - S-WCC-M003
R.M. Young Marine Wind Monitor (model 05106) Adapter Sensor - S-WCC-M003
Micro Station Data Logger - HOBO H21-USB
Micro Station Data Logger - HOBO H21-USB