ผลการวิจัยปรากฏในวารสารวิทยาศาสตร์พลังงาน

ลมนอกชายฝั่งกำลังเติบโตอย่างรวดเร็วจนกลายเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนหลักทั่วโลก และคาดว่าจะเติบโต 13% ในอีกสองทศวรรษข้างหน้า และ 15 เท่าภายในปี 2040 จะกลายเป็นอุตสาหกรรมที่มีมูลค่า 1 ล้านล้านดอลลาร์ ซึ่งตรงกับการใช้จ่ายด้านเงินทุนสำหรับพลังงานก๊าซและถ่านหิน รุ่น ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา นิวยอร์กและนิวเจอร์ซีย์เพิ่งได้รับสัญญาพลังงานลมนอกชายฝั่งสองฉบับ เพื่อช่วยให้บรรลุเป้าหมายในการบูรณาการพลังงานหมุนเวียน

"เรากำลังเข้าสู่ยุคใหม่ของการปฏิวัติพลังงานลมนอกชายฝั่ง" ผู้เขียนอาวุโส Ruo-Qian (Roger) Wang ผู้ช่วยศาสตราจารย์ในภาควิชาวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อมที่มหาวิทยาลัยรัตเกอร์ส-นิวบรันสวิก กล่าว "กุญแจสำคัญในการสนับสนุนการเติบโตนี้คือการพัฒนาเครื่องมือที่เชื่อถือได้ในการประเมินและคาดการณ์ประสิทธิภาพของกังหันลมนอกชายฝั่งได้ดีขึ้น เพื่อปรับปรุงการวางแผนโครงการและสนับสนุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษา ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง Hornsea ปี 2019 ในอังกฤษและวิกฤตไฟฟ้าเท็กซัสปี 2021 แสดงให้เห็นถึงความเร่งด่วน จำเป็นต้องพัฒนาแบบจำลองที่มีประสิทธิภาพเพื่อประเมินและทำนายความไม่แน่นอนด้านสิ่งแวดล้อมของการผลิตพลังงานลม”

เส้นกราฟกำลังหรือความสัมพันธ์ที่ควบคุมการแปลงตัวแปรสภาพอากาศที่กังหันลมได้รับให้เป็นพลังงานไฟฟ้า มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมลมเพื่อประเมินกำลังไฟฟ้าสำหรับการวางแผนและวัตถุประสงค์ในการปฏิบัติงาน แต่วิธีการประมาณค่าเส้นโค้งกำลังในปัจจุบันมีข้อจำกัด ซึ่งรวมถึงการใช้ความเร็วลมเป็นส่วนใหญ่ และการเพิกเฉยต่อปัจจัยแวดล้อมอื่นๆ และส่วนใหญ่มองข้ามสภาพแวดล้อมทางทะเลที่ซับซ้อนซึ่งกังหันนอกชายฝั่งทำงาน

ในการศึกษาของพวกเขา นักวิจัยของ Rutgers ได้ออกแบบกรอบการวิเคราะห์ความอ่อนไหวเพื่อเปิดเผยและคาดการณ์ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความไม่แน่นอนด้านสิ่งแวดล้อมของการผลิตพลังงานลมนอกชายฝั่ง การขับเคลื่อนการวิเคราะห์ความไวนี้เป็นแบบจำลองการเรียนรู้ของเครื่อง ซึ่งรวมเอาท์พุตจากเครื่องจำลองที่ใช้ฟิสิกส์กับข้อมูลอุตุนิยมวิทยาในโลกแห่งความเป็นจริงที่รวบรวมจากชุดทุ่นที่นำไปใช้งานนอกรัฐนิวเจอร์ซีย์ ทุ่นตั้งอยู่ใกล้กับโครงการพลังงานลมนอกชายฝั่งในอนาคตอย่างน้อย 3 โครงการ ซึ่งคาดว่าจะเพิ่มกำลังการผลิตลมนอกชายฝั่งของสหรัฐฯ ได้ประมาณ 2.8 กิกะวัตต์ภายในปี 2567

Aziz Ezzat ผู้เขียนร่วมและผู้เขียนร่วมของ Aziz Ezzat ผู้ร่วมเขียนบทและผู้เขียนร่วมของ Aziz Ezzat ผู้ร่วมเขียนบทและผู้เขียนร่วมกล่าวว่า "เท่าที่ความรู้ของเรา ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมอุตสาหการและระบบที่ Rutgers กล่าว "กรอบการทำงานนี้ตรวจสอบผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมนอกชายฝั่งต่อประสิทธิภาพของการออกแบบกังหันน้ำนอกชายฝั่งขนาด 15 เมกะวัตต์อันล้ำสมัย ซึ่งคาดว่าจะติดตั้งนอกรัฐนิวเจอร์ซีย์และรัฐอื่นๆ ของสหรัฐฯ ในอนาคตอันใกล้นี้ "

การวิเคราะห์ของทีมเปิดเผยว่าคลื่นมีบทบาทสำคัญในการทำนายช่วงเวลาที่สองของพลังงานลม กล่าวคือ ความผันแปรรอบระดับการผลิตเฉลี่ย นักวิจัยยังพบว่าการรวมตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมหลายอย่างสามารถปรับปรุงการคาดการณ์การส่งออกพลังงานที่มีความแม่นยำสูงได้อย่างมีนัยสำคัญ

"จากการทดสอบกับข้อมูลในโลกแห่งความเป็นจริงจากไซต์นิวยอร์กและนิวเจอร์ซีย์ กรอบการวิเคราะห์ของเราสามารถปรับปรุงความแม่นยำได้ถึง 91% เหนือมาตรฐานอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิมสำหรับการประมาณค่าพลังงานลม ซึ่งอาศัยความเร็วลมเป็นข้อมูลด้านสิ่งแวดล้อมเพียงอย่างเดียว" หวัง กล่าว. "แบบจำลองการประมาณค่ากำลังไฟฟ้าแบบหลายอินพุตที่มีความแม่นยำสูงขึ้นอย่างมากเรียกร้องให้ชุมชนการวิจัยและผู้ปฏิบัติงานในอุตสาหกรรมลมนอกชายฝั่งเปลี่ยนโฟกัสไปที่เครื่องมือสร้างแบบจำลองการประมาณ/การทำนายกำลังไฟฟ้าแบบหลายอินพุต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมทางทะเลที่ซับซ้อน"