Turbinas eólicas offshore construídas de acordo com os padrões atuais podem não ser capazes de suportar as rajadas poderosas de um furacão de categoria 5, criando risco potencial para quaisquer turbinas construídas em áreas propensas a furacões, nova pesquisa liderada por Boulder da Universidade do Colorado.

O estudo, que foi conduzido em colaboração com o National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado e o Laboratório Nacional de Energia Renovável do Departamento de Energia dos EUA em Golden, Colorado, destaca as limitações do projeto atual da turbina e pode fornecer orientação para fabricantes e engenheiros que buscam construir turbinas mais resistentes a furacões no futuro.

O desenvolvimento de energia eólica offshore nos EUA aumentou nos últimos anos, com projetos em consideração ou já em andamento na maioria dos estados costeiros do Atlântico, do Maine às Carolinas, bem como a Costa Oeste e os Grandes Lagos. O primeiro parque eólico offshore em escala de utilidade do país, consistindo em cinco turbinas, iniciou a operação comercial em dezembro de 2016 na costa de Rhode Island.

Os padrões de projeto de turbinas são regidos pela International Electrotechnical Commission (IEC). Para turbinas offshore, não existem diretrizes específicas para ventos com força de furacão. As turbinas offshore podem ser construídas maiores do que as turbinas terrestres, Contudo, devido à capacidade do fabricante de transportar componentes moldados maiores, como lâminas, por meio de cargueiro, em vez de por terra por ferrovia ou caminhão.

Para o estudo, Os pesquisadores da CU Boulder se propuseram a testar os limites do padrão de design existente. Devido à falta de dados observacionais na altura de uma turbina eólica, em vez disso, usaram simulações de redemoinhos grandes para criar um poderoso furacão com um computador.

"Queríamos entender o pior cenário para turbinas eólicas offshore, e para furacões, essa é uma categoria 5, "disse Rochelle Worsnop, um pesquisador graduado no Departamento de Ciências Atmosféricas e Oceânicas (ATOC) da CU Boulder e autor principal do estudo.

Essas simulações exclusivas de alta resolução mostraram que, nas condições da Categoria 5, a velocidade média do vento perto da parede do olho da tempestade atingiu 90 metros por segundo, bem acima do limite de 50 metros por segundo definido pelos padrões atuais.

"Velocidades de vento dessa magnitude foram observadas em furacões antes, mas em apenas alguns casos, e essas observações são frequentemente questionadas por causa das condições perigosas e limitações dos instrumentos, "disse George Bryan do NCAR e um co-autor do estudo." Usando simulações de redemoinhos grandes, somos capazes de mostrar como esses ventos podem se desenvolver e onde ocorrem dentro dos furacões. "

Além disso, os padrões atuais não levam em conta a mudança, uma medida da mudança na direção do vento em uma extensão vertical. Na simulação, a direção do vento mudou em até 55 graus entre a ponta do rotor e seu cubo, criando uma tensão potencialmente perigosa na lâmina.

Os resultados podem ser usados ​​para ajudar os desenvolvedores de parques eólicos a melhorar os padrões de design, bem como para ajudar as partes interessadas a tomar decisões informadas sobre os custos, benefícios e riscos de colocar turbinas em áreas propensas a furacões.

"O estudo ajudará a informar as escolhas de projeto antes que o desenvolvimento de energia eólica offshore aumente em regiões propensas a furacões, "disse Worsnop, que recebeu financiamento do Programa de Bolsas de Estudo de Pós-Graduação da National Science Foundation para realizar esta pesquisa. "Esperamos que esta pesquisa ajude os fabricantes e desenvolvedores de turbinas eólicas a explorar com sucesso os recursos eólicos incrivelmente poderosos logo além de nossas costas."

"O sucesso pode significar a construção de turbinas que podem sobreviver a essas condições extremas, ou pela compreensão do risco geral para que os riscos possam ser mitigados, talvez com instrumentos financeiros como seguros, "disse a Professora Julie Lundquist da ATOC e do Instituto de Energia Renovável e Sustentável de CU Boulder (RASEI), um co-autor do estudo. "A próxima etapa deste trabalho seria avaliar a frequência com que esses ventos extremos impactariam um parque eólico offshore na costa do Atlântico ao longo de 20 a 30 anos de vida de um parque eólico típico."

Os resultados foram recentemente publicados online no jornal Cartas de pesquisa geofísica , uma publicação da American Geophysical Union.