Modeling of the Wind Velocity Field – Renewable Sources of Energy in Krasnodar Region

Abstract

Assessment of the potential of wind energy in the Krasnodar region obtained by mapping the wind speed at the height of 50, 80 and 100 meters. The technique of modeling, based on the global experience of assessing the potential of wind energy, including data on the average annual wind speed at the meteorological network and estimates of surface roughness . The algorithm for automated mapping.Введение. Постановка проблемы. Ветровая энергетика -одно из ключевых направлений современной мировой энергетики. Рост вклада возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в глобальное потребление энергии определяется рядом обстоятельств, из которых выделим неуклонное потребление энергии в мире, конечность традиционных видов топлива, поиск экологически безопасных источников энергии, стремление многих стран и регионов к энергетической безопасности. Во многих европейских странах (Германия, Испания, Дания, Португалия, Ирландия и др.) в результате роста инвестиций в ветроэнергетику, сопровождаемого последовательным увеличением мощностей энергоустановок, абсолютный вклад ВИЭ в потребление энергии неуклонно растет.На огромной территории России ресурсы ветроэнергетики распределены крайне неравномерно, поэтому ее экономическая эффективность в значительной мере зависит от местных условий. Краснодарский край -энергодефицитный регион с централизованным энергоснабжением, в котором остро стоит проблема региональной энергетической безопасности. Степень использования ВИЭ в энергобалансе края не превышает 2%.Эффективный способ решения проблемы энергетической безопасности -развитие региональной альтернативной энергетики. В Краснодарском крае априори имеются благоприятные географические предпосылки для этого. Очевидно, что развитие автономной и распределенной энергетики с использованием ВИЭ в ближайшие годы во многом будет определяться инициативой региональных властей, а также частного бизнеса. Всестороннее исследование пространственно распределенной ветровой энергии как природного возобновляемого ресурса и оценка перспектив ее использования на территории Краснодарского края ранее детально не проводились. По данным [2] на территории края запасы потенциальной энергии ветра в десятки раз меньше запасов потенциальной энергии солнца, однако целесообразна совместная утилизация солнечноветровых ресурсов, обеспечивающая стабильность вырабатываемой суммарной энергии в течение года. В этой связи необходима оценка региональных ветровых ресурсов в аспекте развития энергетики, нахождение ее места в региональном энергетическом комплексе, что и является задачей настоящей работы.Мощность турбин современных ветрогенераторов достигает 1,0…3,0 Мвт, при этом она постоянно растет. Ветроэнергетическая установка высотой более 50 м -это сложное инженерное сооружение с развитой инфраструктурой, эффективная работа которой в значительной мере зависит от правильного расчета потенциала ветровой энергии. Завышенная при расчетах скорость ветра (и турбины) способствует снижению эффективности; заниженная скорость ветра при определении потенциала приводит к чрезмерным нагрузкам и пов...

Modeling the dynamics of fine dust fraction in the surface layer of the atmosphere

“…Observations show an increase in wind speed ( ) 0 w U with height [15][16], which is better approximated by a power law to ∼ 150 m than by a logarithmic law, so we use the formula…”

“…The exponent H m in ( 1) is an empirical parameter and depends on the terrain (roughness of the underlying surface), atmospheric stratification and turbulence, and even wind speed [17,18]. Therefore, there is a large uncertainty in its choice ( is accepted for even surfaces [16,[19][20][21]. The inverse relationship between m H and wind speed leads to a strong decrease in the Hellmann coefficient at The surface of the Earth in the computational domain may not be flat and is given in our model by the topography ( , ) z b x y in the form of a heights matrix (Figure 1).…”

Mathematical Modeling and Computational Experiment of the Process the Atmospheric Transport of Salt-Dust Aerosols From the Aral Sea Basin

“…As it was mentioned above, the description of the vertical profile of the wind speed is of great importance when it comes to solving the problem of atmospheric dispersion of air pollutants. There are number of mathematical methods was already developed for calculating wind speed profiles [1,4,[10][11][12]. Nevertheless, this issue is still relevant, and scientific research in this direction continues.…”

“…Moreover, in order to adequately describe the real regime of the air flow, it necessary to keep in mind that the deformation of the field of wind speed depends on the linear dimensions of the obstacles. Reconstruction of the initial characteristics of the wind occurs at a distance of not less than twenty times the height of these obstacles, and for single obstaclesat a distance not less than their tenfold height [12].…”