Szkolenie kolejnego pokolenia projektantów turbin wiatrowych
Energetyka wiatrowa rozwija się w szybkim tempie. Jako jedno z odnawialnych i ekologicznych źródeł energii, turbiny wiatrowe mogą pomóc w walce z wieloma wyzwaniami związanymi ze spalaniem paliw kopalnych, choć nie są pozbawione wad. Jedna z nich dotyczy konieczności zapewnienia stabilności systemu elektroenergetycznego. Wraz z rozwojem sieci energetycznych zasilanych energią wiatrową wzrasta ich złożoność. To przekłada się na konieczność opracowania bardziej zaawansowanych technologii modelowania i sterowania zapewniających odporność i niezawodność całego systemu, zwłaszcza uwzględniając rozwój technologii wytwarzania energii z wiatru oraz nowe przepisy. Sektor wciąż trapi jednak problem braku badaczy wysokiego kalibru, którzy są w stanie rozwiązywać takie problemy. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu WinGrid, realizowany dzięki wsparciu ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”, miał na celu rozwój przyszłych systemów energii wiatrowej dzięki kompleksowemu szkoleniu naukowców i badaczy działających w tym sektorze. W szkoleniach realizowanych w ramach projektu wzięli udział naukowcy, przedstawiciele przemysłu oraz konsultanci z całej Europy, którzy prezentowali naukowcom na początku kariery możliwości urządzeń oraz oprogramowania, na których opiera się energetyka wiatrowa. Dzięki szkoleniom badacze poznali także wyzwania, którym branża stawia czoła dziś oraz którym stawi czoła w przyszłości. Dodatkowo pracowali nad elementami systemu nadzoru, który pomoże w realizacji transformacji energetycznej. „Zarządcy systemów energetycznych szybko odchodzą od paliw kopalnych, energetyki jądrowej oraz elektrowni wodnych, włączając coraz większą ilość ekologicznych, choć niepewnych źródeł energii wiatrowej i słonecznej. Tego rodzaju zmiana wymaga błyskawicznego przystosowania stosowanych metod działania oraz opracowania sposobów sterowania systemem opartym w dużej mierze na odnawialnych źródłach energii”, wyjaśnia Xiaowei Zhao, profesor inżynierii sterowania na Uniwersytecie Warwick i koordynator projektu WinGrid.
Pewność stabilności systemu energetycznego opartego na wietrze
W ramach projektu badacze przyjrzeli się możliwości wykorzystania turbin wiatrowych do świadczenia szybkich usług systemowych na dużą skalę w całym systemie elektroenergetycznym. „Chcieliśmy, by naukowcy na początku kariery zrozumieli nie tylko aspekty operacyjne i planistyczne nowoczesnych systemów energetycznych, ale także fundamenty, na których opierają się podejścia stosowane w różnych państwach”, dodaje Zhao. Zespół projektu WinGrid zorganizował w tym celu seminaria dla operatorów systemów w Europie i poza jej granicami. Badacze zaprosili także do udziału przedstawicieli producentów turbin wiatrowych, operatorów elektrowni wiatrowych, pracowników spółek konsultingowych i ośrodków innowacji, aby zapewnić im możliwość kompleksowego zrozumienia działania całego sektora. „W ramach projektu udało się nawiązać cenne partnerstwa z kluczowymi partnerami branżowymi”, dodaje Zhao.
Szkolenie naukowców i rozpowszechnianie nowej wiedzy
W ramach projektu naukowcy na początku kariery po zakończeniu szkoleń przeprowadzili szeroko zakrojone działania związane z rozpowszechnianiem i wykorzystywaniem nowo zdobytej wiedzy - ich rezultaty są dostępne w Internecie. Opracowali także dużą liczbę publikacji naukowych. Sesje szkoleniowe zostały ponadto zarejestrowane i udostępnione na kanale YouTube projektu, obecnie obserwowanego przez przeszło 200 osób. Materiały zostały wyświetlone niemal 10 000 razy przez widzów z ponad 100 krajów.
Opracowanie i usprawnianie fundamentów energetyki wiatrowej
W ramach projektu udało się między innymi określić niektóre kluczowe przyczyny dynamicznych interakcji elektrowni wiatrowych, opracować opartą na sztucznej inteligencji optymalną strategię sterowania w celu maksymalizacji mocy, a także wytworzyć nowe rozwiązania techniczne pozwalające na maksymalizację potencjału turbin wiatrowych. Towarzyszyły im także zaawansowane metody modelowania i sterowania synchronizatorami. Badacze opracowali także nowatorskie metody sterowania w celu usprawnienia utrzymywania częstotliwości, badając potencjał nowych konstrukcji turbin wiatrowych, w tym turbinom hydrostatycznym. W ramach prac powstały nowe sposoby pozwalające na zapewnienie bardziej wydajnego i stabilnego działania systemów opartych na energii wiatrowej. Dowody słuszności koncepcji opierają się na testach w laboratoriach w Danii, Niemczech, Izraelu, Włoszech i Zjednoczonym Królestwie. „Wykazując możliwość niezawodnego świadczenia usług systemowych wykraczających poza samo wytwarzanie energii przez turbiny wiatrowe, nasz zespół umożliwił płynne przejście w kierunku systemów opartych na zielonej energii odnawialnej i obniżenie zapotrzebowania na wytwarzanie energii z paliw kopalnych w celu zapewnienia bezpieczeństwa i stabilności systemu”, mówi Zhao.
Słowa kluczowe
WinGrid, wiatr, energia, moc, sieć, złożoność, systemy zasilania przyszłości, szkolenie, naukowcy na początku kariery, turbina, konstrukcje
