Συνέπειες οπισθοροών ανέμου λόγω των παράκτιων αιολικών πάρκων, εντοπισμένες από τον δορυφόρο SAS

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 21:27, 10 Φεβρουαρίου 2011

1. Εισαγωγή

Ο άνεμος ανήκει στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας και η εκμετάλλευση του μέσω των ανεμογεννητριών και δη μέσω των παράκτιων, συνεχώς και αυξάνεται. Η εγκατάσταση τους έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, με την εμφάνιση των οπισθοροών ανέμου ( η περιοχή όπου η ταχύτητα αέρα είναι μειωμένη και η ένταση της τύρβης πολύ υψηλή) να ανήκει στα τελευταία, η οποία συνήθως εμφανίζεται κατάντη της ανεμογεννήτριας. Το φαινόμενο αυτό επηρεάζει το κλίμα του ανέμου, εμφανίζεται πιο έντονο κοντά σε χερσαίο έδαφος και χαρακτηρίζεται από το έλλειμα ταχύτητας VD.Από τις μετρήσεις του δορυφόρου SAT, τέτοια φαινόμενα μπορούν να εντοπιστούν. Εκπεμπόμενοι παλμοί από το radar αλληλεπιδρούν με την τραχύτητα της επιφάνειας των στοιχείων που το μέγεθος τους είναι συγκρινόμενο με το μήκος κύματος του radar. Το σήμα του radar που επιστρέφει στον αισθητήρα είναι ο συντελεστής οπισθοδιασποράς σ°, ο οποίος επηρρεάζεται από πολλά χαρακτηριστικά (γωνία προσπτώσεως). Προκειμένου να συλλέξουμε στοιχεία για τα πεδία αέρα από τον δορυφόρο, είναι απαραίτητη η γνώση της ταχύτητας ή κατεύθυνσης ανέμου. Ο συντελεστής οπισθοδιασποράς σχετίζεται με αυτά τα δύο, μέσω της γεωφυσικής συνάρτησης CMOD-4.

2. Μεθοδολογία

Αντικείμενο μελέτης της παρούσας εργασίας είναι δύο αιολικά πάρκα στη Δανία, ένα στο Horns Reef στη Βόρεια θάλασσα όπου τοποθετήθηκε και ένας καταγραφέας μετεωρολογικών δεδομένων και ένα στο Nysted στη Βαλτική, όπως απεικονίζονται στην εικόνα 1.

Εικόνα 1: Απεικόνιση ERS-2 SAR των παράκτιων αιολικών πάρκων στις περιοχές α)Horns Reef β)Nysted.

Εικόνα 2: Χάρτης ταχύτητας ανέμου ERS-2 SAR, Δεκέμβριος 2003 και βαθυμετρικός χάρτης περιοχής.

Εικόνα 3: Χάρτης ταχύτητας ανέμου ERS-2 SAR, Φεβρουάριος 2009.

Για το πρώτο χρησιμοποιήθηκαν 34 σκηνές από τον SAR ενώ από τον δεύτερο μόλις 7. Αρχικά έγινε έλεγχος της ποιότητας των φωτογραφιών, όπου τελικά 19 κρατήθηκαν για την μελέτη των οπισθοροών. Αποδεικνύεται ότι το βάθος της θάλασσας επηρεάζει τη τραχύτητα εδάφους, που με τη σειρά του επηρεάζει τις μετρήσεις του ραντάρ για τον αέρα. Ένα τέτοιο παράδειγμα απεικονίζεται στην εικόνα 2, όπου συγκρίνεται η φωτογραφία του δορυφόρου με ένα βαθυμετρικό χάρτη για τη περιοχή Horns Reef.Έπειτα έγινε η διόρθωση του ανέμου στις εικόνες του δορυφόρου, αφαιρώντας pixels όπου η διασπορά του αέρα ήταν μεγάλη και επίσης έγινε η επιλογή των κατάλληλων διευθύνσεων αέρα. Στη συνέχεια αναστρέφοντας τον αλγόριθμο CMOD-4, παρήχθησαν οι χάρτες ταχύτητας αέρα. Από αυτούς εξήχθηκαν οι χωρικές μέσες τιμές της ταχύτητας ανέμου, χρησιμοποιώντας τον κανόνα του παραλληλεπιπέδου για να τις ομαλοποιήσουμε . Επομένως, βρίσκοντας την διατέμνουσα της οπισθοροής και της μη-παρεμποδισμένης ροής ανέμου, τις ευθυγραμμίσαμε με το διάνυσμα του ανέμου. Τα παραπάνω απεικονίζονται στην εικόνα 3. Για λόγους ευκολίας ο υπολογισμός του μέσου όρου ελλείμματος ανέμου VD, έγινε με το να υπολογιστεί το VDref για τη μη-παρεμποδισμένη ροή ανέμου, προερχόμενη από τη ξηρά και από τη θάλασσα. Με βάση το αποτέλεσμα υπολογίστηκε η ατμοσφαιρική σταθερότητα, όπου για τον υπολογισμό της, βρέθηκε ο αριθμός Richardson, Rib σε σχέση με τα δεδομένα της περιοχής. Όταν το Rib < -0,4 τότε η ατμοσφαιρική σταθερότητα είναι ασταθής, όταν -0.4< RiB <0.1 μιλάμε για σχεδόν ουδέτερη και όταν RiB>0.1τότε η ατμόσφαιρα είναι σταθερή. Έπειτα υπολογίστηκε η ένταση της τύρβης μέσω ειδικών συναρτήσεων.