Forskare vid Penn State i USA och University of Tabriz i Iran har tagit fram en algoritm för att designa mer effektiva vindkraftsparker, vilket hjälper till att generera mer intäkter till ägarna och mer förnybar energi till deras kunder.
Jämfört med solceller, som har en verkningsgrad på mindre än 25 procent, är vindkraftverk mycket mer effektiva och omvandlar mer än 45 procent av vindens energi till elektricitet. Vindkraftsparkernas layout kan emellertid minska denna effektivitet om de inte designas på rätt sätt. Till exempel påpekar Mohammad Rasouli vid Penn State att vindkraftverken inte alltid placeras där vindhastigheten är som högst. Dessutom är avståndet mellan vindkraftverken i en vindkraftspark viktigt eftersom vindkraftverken sänker vindhastigheten.
För att bygga mer effektiva vindkraftsparker menar forskarna därför att man måste ta hänsyn till faktorer som vindhastighet och avstånd mellan vindkraftverken så väl som markens storlek, geografi, antal vindkraftverk, växtlighet, meteorologiska förhållanden, byggnadskostnader med mera.
Att balansera alla dessa faktorer för att hitta en optimal layout är en stor utmaning, även med assistans från matematiska modeller.
Forskarna fokuserade därför på så kallad biogeografiskt baserad optimering (BBO). Denna metod, som skapades 2008 och är inspirerad av naturen, grundar sig på hur djur sprider ut sig för att utnyttja sin omgivning på bästa möjliga sätt utifrån sina behov. Genom att skapa en matematisk modell baserad på djurens beteende är det möjligt för forskare att beräkna den optimala fördelningen för objekt i andra situationer, som vindkraftverk i en vindkraftspark.
- Den här metoden minimerar beräkningarna och ger bättre resultat, säger Mohammad Rasouli.
Förenklade versioner av metoden har tidigare använts av andra forskare för att förbättra layouten hos vindkraftsparker, men de tog inte hänsyn till alla de faktorer som påverkar layouten och forskarna från Penn State och University of Tabriz kompletterade metoden med ytterligare variabler. De förbättrade också metoden genom att använda en mer realistisk modell för att beräkna vindhastigheten i kölvattnet bakom ett vindkraftverk och testa hur känslig den är för olika ekonomiska faktorer.
- Detta är en mer realistisk optimeringsmetod jämfört med några av de förenklade metoder som används, säger Mohammad Rasouli.