Simulation of Hurricane Loading for Proposed Offshore Windfarms off the US Northeast Coast

Abstract

The development of offshore wind projects off the US northeast coast requires a comprehensive assessment of extreme loads generated by hurricanes. In this study, we demonstrated that using simplified methods based on observed data at nearby stations (e.g., measure-correlate-predict algorithms) to assess wind and wave loads during extreme conditions may lead to significant errors. We used an advanced ocean modeling system (COAWST: Coupled Ocean Atmosphere Wave Sediment Transport) to assess environmental loading at the proposed wind farm sites offshore Rhode Island and Massachusetts. After validation of the COAWST model using historical hurricanes (e.g., Hurricane Sandy in 2012), a number of synthetic tropical storms that represented wind with various probabilities (e.g., 50-year return period) were simulated. The spatial and temporal variability of the wind and wave loads within the proposed sites were assessed. Nearly 40% variability of wave loads was shown in the proposed sites. The results indicated the advantage of more advanced modeling systems for extreme load characterization, in which wind and wave fields in offshore wind farms can be resolved.

Cap. 5. Abastecimiento, suministro y demanda de energía. En: La Quinta Evaluación Nacional del Clima

“…El aumento del nivel del mar, los vientos huracanados y las inundaciones terrestres impactan las infraestructuras energéticas costeras y los activos nacionales estratégicos 13,14 , incluyendo la Reserva Estratégica de Petróleo de la Nación 15 . La región del Golfo de México representa una parte significativa de la producción nacional de petróleo crudo, refinado de petróleo y capacidad de procesamiento de gas natural 16 .…”

“…La mejora de la precisión, el detalle y las capacidades de modelación están permitiendo que los modelos de alta resolución del sistema de la Tierra y los modelos del sistema de la Tierra-humano ayuden a los respon-sables de la toma de decisiones a reducir las vulnerabilidades al cambio climático y a informar los planes del sistema energético y las estrategias operativas a diferentes escalas espaciales 14,45,195,196,197,198 . Por ejemplo, la identificación de los lugares en los que las marejadas ciclónicas pueden amenazar las infraestructuras energéticas podría conducir a reforzar o trasladar dichas infraestructuras 199 .…”

“…También se han elaborado curvas de fragilidad de los daños sufridos por las centrales eléctricas (carbón, gas, solar y eólica) y los componentes de la red eléctrica, así como los costos de sustitución y reparación en escenarios de huracanes 204 . Incluso en contextos en los que las proyecciones climáticas son inciertas, los avances en los modelos son útiles para la planificación; por ejemplo, los modelos de tormentas sintéticas generan información sobre las cargas extremas de viento y olas necesarias para la planificación de la energía eólica marina 14 .…”