A energia eólica está a caminho de fornecer quase um quinto da demanda mundial por eletricidade até 2050, de acordo com o Conselho Global de Energia Eólica. Embora as turbinas eólicas sejam geralmente vistas como uma alternativa sustentável às fontes de energia tradicionais, relativamente pouco se sabe sobre o impacto que causam em seu entorno imediato. Uma equipe de pesquisa colaborativa com sede em Pequim, China, está trabalhando para entender melhor o efeito que os parques eólicos têm local e globalmente, examinando o desempenho dos modelos preditivos usados ​​atualmente para prever seus efeitos. Sua análise é publicada em Avanços nas Ciências Atmosféricas .

"Estudos de observação e modelagem indicam que os parques eólicos podem potencialmente influenciar o clima local, contribuindo para a turbulência do ar e reduzindo a velocidade do vento a jusante do parque, "disse Guo Zhenhai, autor do artigo e professor do Laboratório Estadual de Modelagem Numérica para Ciências Atmosféricas e Dinâmica Geofísica dos Fluidos do Instituto de Física Atmosférica da Academia Chinesa de Ciências. "As observações diretas são limitadas, no entanto, portanto, as técnicas de modelagem se tornaram uma valiosa ferramenta de pesquisa para examinar os impactos que os parques eólicos têm. "

O vento move os longos braços de uma turbina. Enquanto os braços giram, eles transferem a energia cinética do vento para engrenagens dentro da turbina. A energia eventualmente chega a um gerador, onde é traduzido em eletricidade. Os ventos mais fortes ajudam os parques eólicos a produzir ainda mais eletricidade. Contudo, como a energia cinética é absorvida pelas turbinas, os ventos parecem diminuir no momento em que alcançam a terra além do parque eólico.

Uma mudança no vento pode mudar fatores críticos para a agricultura em áreas locais, como os níveis de temperatura e umidade do ar e do solo, de acordo com os pesquisadores. Mas, devido ao tamanho dos parques eólicos, e a natureza mutável das velocidades do vento, topografia, outras variáveis ​​de influência, há muito poucos dados observáveis ​​sobre como exatamente os parques eólicos influenciam seus vizinhos.

Os cientistas costumam usar modelos climáticos para ver como certos parâmetros mudam, como um aumento na temperatura, pode afetar a chuva em uma área particular, mas eles são altamente calibrados e validados com base em dados observáveis. Os dois modelos computacionais usados ​​para prever como os parques eólicos afetam o ambiente ao seu redor não têm as mesmas informações do mundo real disponíveis para comparar com precisão, de acordo com Guo.

Os dois sistemas, chamado Parametrização Eólica e Pesquisa e Previsão do Tempo, são normalmente combinados para melhor garantir comportamentos semelhantes nas previsões. Conforme os parâmetros mudam em diferentes cenários de modelagem, os pesquisadores precisam saber se o comportamento previsto é resultado de uma nova variável ou causado por um erro computacional. Essa determinação é quase impossível de fazer sem a validação adequada.

Em um esforço para entender melhor como os modelos prevêem resultados meteorológicos sem pontos de dados concretos, os pesquisadores examinaram como validar as resoluções do modelo contra si mesmo. A resolução é o nível de detalhe de um ponto de estudo específico de interesse, como limites geográficos precisos. Um modelo com baixa resolução geográfica pode executar simulações do efeito do vento em centenas de milhas; uma alta resolução pode restringir as simulações a áreas mais precisas.

"Embora o modelo acoplado seja amplamente utilizado, não é bem validado devido à falta de dados observacionais diretos, "Guo disse." Na verdade, na maioria dos estudos onde o modelo acoplado é usado, é de notar que as resoluções do modelo desempenham um papel importante na reprodução dos poucos conjuntos de dados observacionais que estão disponíveis. "

A escolha da resolução do modelo para certas variáveis ​​em detrimento de outras pode distorcer enormemente os resultados, e, para recriar as condições do mundo real, cenários de modelagem precisam de resoluções variadas para parâmetros diferentes.

Guo e sua equipe examinaram especificamente as resoluções verticais e horizontais, que controlam como o modelo simula o fluxo de vento ao longo e além do parque eólico. Eles descobriram que as resoluções verticais e horizontais mais altas impactavam como o vento se movia nas simulações, e a resolução horizontal pode influenciar significativamente como a temperatura da superfície e o vapor de água se comportam.

"Precisamos de mais modelagem e estudo observacional por um longo período de tempo e uma ampla gama de condições atmosféricas para entender como implantar a energia eólica de forma otimizada, "Disse Guo." O processo de validação que empreendemos é uma etapa importante na especificação das condições de contorno para garantir que os termos do sistema possam representar atualmente a situação observada.