Иллюстрация: pronedra.ru.
При расчёте выработки электроэнергии морской ветроэлектростанции инженеры обычно учитывают ветер, но не всегда — облачность. Моделирование Университета Твенте (Нидерланды) показало, что низкие облака могут ускорять восстановление скорости воздушного потока за турбинами. О работе исследователей сообщается на сайте университета 2 октября 2026 года.
- Что такое кильватерный след ветряной фермы
- Механизм: как именно облака ускоряют восстановление
- Что показало моделирование
- Практические последствия для планирования ветроэнергетики
«Это также влияет на скорость возвращения ветра к нормальной силе», — говорит Стивенс. — «Под сплошной облачностью кильватер восстанавливается быстрее, и следующая ферма может от этого выиграть».
Что такое кильватерный след ветряной фермы
Когда ветряные турбины «отнимают» кинетическую энергию у воздушного потока, за ними образуется зона пониженной скорости ветра — «кильватер». Ветряная ферма, расположенная в этом кильватере, вырабатывает меньше электроэнергии.
В Северном море, где морские ветропарки строятся всё плотнее, кильватер одной фермы всё чаще достигает следующей. Насколько велики связанные с этим потери — рассчитывается по моделям, включающим ветер, но не облачность.
Механизм: как именно облака ускоряют восстановление
Охлаждение вершин низких облаков — ключевое физическое явление. Вершина облака постоянно излучает инфракрасное тепло в космос. Это охлаждает слой воздуха прямо под вершиной: охлаждённый воздух тяжелее, чем окружающий, поэтому он опускается вниз.
«Охлаждённый воздух тяжелее и опускается, и это перемешивает весь воздушный слой ниже — вплоть до высоты лопастей турбин», — объясняет команда.
Это перемешивание переносит «свежий», неизрасходованный воздух с более высоких слоёв атмосферы вниз — туда, где лопасти. Кильватер, наполненный медленным воздухом, тем самым быстрее разбавляется.
Эффект усиливается при «сплошной» облачности — когда над фермой расстилается непрерывный облачный «потолок». Именно такой тип погоды — норма для Северного моря.
Что показало моделирование
Авторы использовали метод крупных вихрей (Large Eddy Simulation) — детальное численное моделирование турбулентных потоков воздуха. Симуляции показали:
- при наличии низких облаков кильватерный след восстанавливается быстрее, чем при ясном небе;
- ускоренное восстановление обусловлено именно радиационным охлаждением вершины облака;
- эффект несёт практическую ценность: вторая ферма, расположенная в зоне кильватера первой, вырабатывает больше энергии при наличии облачности.
«Что облака ведут себя таким образом, известно из метеорологии, и авиационные измерения показали, что ветряные фермы влияют друг на друга. Однако для выяснения того, как именно, всё ещё требуются измерения на высоте лопастей при переменной облачности», — подчёркивают авторы.
Практические последствия для планирования ветроэнергетики
Сегодня ни одна из действующих моделей, используемых при проектировании и оптимизации ветропарков, не включает эффект облачности. Это означает систематическое занижение оценок выработки — особенно для второй и последующих ферм в «кластере».
Для Северного моря — главной зоны европейской морской ветроэнергетики — это принципиально важно: сплошная облачность здесь бывает большую часть года. Включение облачности в модели планирования может изменить оценки рентабельности «нижестоящих» ферм и оптимизировать взаимное расположение строящихся кластеров.
Читайте также: Буй CorPower C4 получил первый мировой сертификат волновой энергетики.
Следующий шаг, указанный авторами: натурные измерения на уровне лопастей под разной облачностью для экспериментальной верификации результатов симуляции.