Como os parques de energia eólica onshore e offshore proliferaram globalmente nos últimos anos, uma nova pesquisa liderada pela Universidade do Colorado em Boulder destaca uma consequência antes pouco explorada:um efeito de esteira de parques eólicos contra o vento que pode reduzir a produção de energia de seus vizinhos a favor do vento.

O estudo, realizado em colaboração com a Universidade de Denver (DU) e o Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL), combina análise jurídica e econômica com modelagem atmosférica para demonstrar que os efeitos da esteira - que ocorrem quando grupos de turbinas reduzem a velocidade do vento por até vários quilômetros atrás deles - são mensuráveis ​​e previsíveis, ainda permanecem em grande parte não contabilizados na atual lei de propriedade dos EUA.

A pesquisa aparece hoje no jornal Nature Energy .

"As descobertas destacam a necessidade de desenvolvimento coordenado e conscientização do quadro geral, a fim de maximizar a geração de energia eólica em todo o país, "disse Julie Lundquist, autor principal do estudo e professor associado do Departamento de Ciências Atmosféricas e Oceânicas da CU Boulder (ATOC).

Os desenvolvedores de energia eólica procuram locais com recursos eólicos confiáveis, bem como acesso conveniente a linhas de transmissão elétrica, levando à implantação de turbina densa em áreas de escolha com pouca coordenação entre os concorrentes. Quase 90 por cento dos parques eólicos dos EUA estão localizados a 40 quilômetros de outro parque eólico - e muitas vezes muito mais perto.

No entanto, muito parecido com um proprietário cujas vistas antes desimpedidas são bloqueadas por novas construções, o estudo mostra que os parques eólicos existentes podem perder a valiosa produção de energia se repentinamente se encontrarem a favor do vento de um novo vizinho e sua esteira de redução de vento e energia.

Usando dados publicamente disponíveis sobre geração de energia mensal e direção do vento dominante, os pesquisadores modelaram o efeito de esteira em dois parques eólicos do oeste do Texas, usando um terceiro como controle. Eles descobriram que as reduções da velocidade do vento devido ao estabelecimento da fazenda upwind reduziram a geração na fazenda agora a favor do vento em 5 por cento de 2011-2015, uma perda de receita estimada em cerca de US $ 3,7 milhões.

"Assim como os usuários de água a montante podem, consciente ou inconscientemente, impor custos adicionais a jusante, o mesmo efeito está em jogo aqui, "disse Daniel Kaffine, co-autor do estudo e professor do Departamento de Economia da CU Boulder. "Tínhamos uma noção geral dessa interação antes e queríamos explorá-la ainda mais usando uma mistura de ciências sociais e dados atmosféricos."

Kaffine e Lundquist, ambos bolsistas do Instituto de Energia Renovável e Sustentável (RASEI), observou que o Texas foi um bom estudo de caso por causa de sua participação atual e futura no desenvolvimento de energia eólica, bem como paralelos históricos relativos aos direitos de uso dos recursos de petróleo e gás do estado.

Mais de um século atrás, a lei de petróleo e gás reconheceu a "regra de captura, "que permite a um proprietário de terras capturar os recursos de petróleo de um vizinho sugando-os de um poço adjacente. Isso resultou em recuperações e desperdícios de poços ruins, então os estados intervieram para regular a produção por meio de espaçamentos, pooling e outras medidas de coordenação. De forma similar, os estados desenvolveram regimes de leis de água que protegem os direitos dos usuários anteriores. Mas a atual lei de propriedade dos EUA não contém tais disposições para energia eólica.

"Levou décadas para a legislação de petróleo e gás e água para criar esses regimes jurídicos, "disse K.K. DuVivier, um co-autor do estudo e professor do Sturm College of Law de DU. "Parece que a energia eólica ainda não atingiu um estágio semelhante de maturidade. Espero que esta pesquisa ajude a aumentar a conscientização sobre a extensão do problema de vigília e educar aqueles que procuram um remédio legal."

Observou-se que esteiras de turbina se estendem por até 25 milhas, potencialmente abrangendo várias jurisdições estaduais e municipais e complicando ainda mais as coisas.

"Num futuro imediato, alguns incentivos de negócios podem mudar, "Kaffine disse." As empresas de energia podem colocar mais ênfase na garantia de arrendamentos contra o vento para garantir que tenham proteção suficiente. "

Mas embora a orientação legal possa ficar para trás, Lundquist enfatizou que as simulações de ciência atmosférica sofisticadas da equipe mostram que o efeito de esteira é um fenômeno atmosférico altamente previsível que pode ser modelado e planejado à luz dos novos dados.

“É encorajador que os efeitos da esteira vistos na análise econômica sejam capturados pelas simulações atmosféricas, "disse Jessica Tomaszewski, um aluno de pós-graduação na ATOC que foi coautor do novo estudo.

"Os acordes mais fortes ocorrem à noite, quando a atmosfera é estável e as velocidades e direções do vento atendem a critérios específicos, "disse Lundquist." Fora do mês de acordes simulados, apenas 28 horas, ou menos de 4 por cento do tempo, teve wakes superiores a 20 por cento da capacidade do farm a favor do vento, sugerindo que esse problema episódico pode ser previsto e gerenciado. "

"Proprietários e gerentes de grade podem usar essas informações para se antecipar ao problema. Novas pesquisas no NREL sobre a manipulação de wakes podem ser úteis, "disse Tomaszewski." Em última análise, Contudo, melhor coordenação será necessária para maximizar os benefícios públicos da energia eólica. "

Levar o efeito de esteira em consideração será especialmente crucial para o grande número de parques eólicos offshore atualmente em desenvolvimento na costa leste dos EUA, Lundquist acrescentou.

"Os parques eólicos offshore são importantes, mas eles são caros de construir e os erros serão igualmente caros, " ela disse.

"Este projeto explora as ligações entre economia, jurídico, e questões sociais e os processos geofísicos na produção de energia eólica, "disse Tom Baerwald, diretor de programa do programa Dynamics of Coupled Natural and Human Systems da National Science Foundation, que financiou a pesquisa. "Essas descobertas aumentam nossa compreensão dessas interações, e fornecer orientação para o desenvolvimento bem-sucedido de energia renovável para o futuro. "

Os pesquisadores esperam expandir seus esforços para medir os efeitos do rastro do parque eólico, incorporando medições de aeronaves, bem como capturando dados em uma escala de tempo mais frequente de outros locais em todo o país.