최신의 기상학 및 해양학 연구장비를 보유하고 무게가 약 20,000 파운드가 되는 두 개의 대형 부이(Buoy)를 통해 미 육상을 향해 부는 바람이 생산할 수 있는 잠재적인 전기량을 보다 정확하게 예측할 것으로 기대된다.
워싱턴 주 세킴 베이(Sequim Bay)에 위치한 미 에너지부(Department of Energy) 산하 퍼시픽노스웨스트국립연구소(Pacific Northwest National Laboratory, PNNL)는 약 1.2 백만 달러의 비용이 투입된 노란색의 부이들을 관리하고 있다. 연구진은 지난 11월부터 시작한 이번 프로젝트를 2개의 해상풍력 실증프로젝트(Offshore Wind Demonstration Projects)에 최대 1년간 적용할 예정이다. 이들 풍력 프로젝트 중 하나는 오레곤 주의 Coos Bay에서 또 다른 하나는 버지니아 주 Virginia Beach에서 진행되고 있다.
PNNL의 대기과학자인 Will Shaw는 "해상에서 부는 바람이 강력한 힘을 갖고 있다는 것을 알고 있지만 세부적인 내용은 모른다. 이들 부이들은 풍력터빈의 높이에서 얼마나 강한 바람이 부는지를 정확히 이해하는데 많은 도움을 줄 것이다. 부이를 통해 제공되는 데이터는 미국의 해안선을 따르는 특정 장소들에서 얼마나 많은 전력을 생산할 수 있는지를 보여줄 것이다. 그리고 이를 통해 청정한 재생가능 전력을 생산할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.
해상풍력은 미 재생가능 에너지 개발사들에게는 새로운 개척지라 할 수 있다. 해상풍력은 엄청난 양의 전기를 생산할 수 있는 잠재력을 갖고 있으나 제한된 정보만이 이용가능하다. DOE의 에너지효율및재생가능에너지실(Office of Energy Efficiency and Renewable Energy)은 단기적으로 해상풍력터빈의 성능을 개선하고 장기적으로는 대규모 해상풍력에너지개발 관련 민간분야 투자 장벽을 낮추기 위해 부이를 확보하였다. 이번 프로젝트에 사용된 부이는 시드니에 위치한 AXYS Technologies가 제조한 제품이다.
최근 보고서에 따르면, 미국은 해상풍력을 통해 54 GW 이상의 전기를 생산할 수 있는 것으로 나타났으며, 이는 약 17백만 가정에 전력을 공급할 수 있는 양이다. 그러나 이들을 잘 활용하기 위해서는 지금보다 더 보다 많은 정보가 필요하다. 해상풍력과 관련한 바람 관련 데이터를 확보하기 위해 측정 장치를 해수면에 위치하도록 한다. 그러나 해상 풍력터빈의 블레이드 끝은 해수면에서 최대 600피트의 높이에 있으며, 이러한 높이에서의 바람은 해수면과 다른 행동을 보여줄 수 있다.
프로젝트에 사용된 부이는 최첨단 장치를 보유하고 있다. 여기에는 라이다(Lidar, Light Detection and Ranging)라고 불리는 장치로 해상 위의 다양한 높이에서 풍속과 풍향을 측정할 수 있다. 부이에 탑재된 다른 장치는 공기 및 해수면의 온도, 압력, 상대습도, 파고(Wave Height) 및 파주기(Wave Period), 물의 전도도 등을 측정한다. 또한 어쿠스틱 도플러 센서(Acoustic Doppler Sensor)를 이용하여 바다 밑의 해류를 측정할 수 있다.
이들 측정 데이터는 과학자 및 개발사들이 대기 및 해수간의 상호작용과 풍력에너지 터빈이 얼마나 많은 에너지를 특정 해상지역에서 확보할 수 있는가와 관련한 영향력을 자세히 이해하는데 도움을 줄 것으로 예상된다. 또한 데이터는 그 동안 매우 제한된 정보에 의존해왔던 컴퓨터 모델링으로부터 얻어진 바람 예측이 정확한지를 확인하는데 활용될 예정이다.
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 9월 16일]
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Ahoy, offshore wind: Advanced buoys bring vital data to untapped energy resource
Two massive, 20,000-pound buoys decked out with the latest in meteorological and oceanographic equipment will enable more accurate predictions of the power-producing potential of winds that blow off U.S. shores.
The bright yellow buoys -- each worth about $1.2 million -- are being commissioned by the Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory in Washington state's Sequim Bay. Starting in November, they will be deployed for up to a year at two offshore wind demonstration projects: one near Coos Bay, Oregon, and another near Virginia Beach, Virginia.
"We know offshore winds are powerful, but these buoys will allow us to better understand exactly how strong they really are at the heights of wind turbines," said PNNL atmospheric scientist Will Shaw. "Data provided by the buoys will give us a much clearer picture of how much power can be generated at specific sites along the American coastline -- and enable us to generate that clean, renewable power sooner."
Offshore wind is a new frontier for U.S. renewable energy developers. There's tremendous power-producing potential, but limited information is available about ocean-based wind resources. DOE's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy purchased the buoys to improve offshore turbine performance in the near term and reduce barriers to private-sector investment in large-scale offshore wind energy development in the long term. The buoys were manufactured by AXYS Technologies, Inc., in Sydney, British Columbia.
A recent report estimated the U.S. could power nearly 17 million homes by generating more than 54 gigawatts of offshore wind energy, but more information is needed. Instruments have long been sent out to sea to measure winds on the ocean's surface, but the blade tips of offshore wind turbines can reach up to 600 feet above the surface, where winds can behave very differently.
The buoys carry a bevy of advanced instruments, including devices called lidar, which is short for light detection and ranging, to measure wind speed and direction at multiple heights above the ocean. Other onboard instruments will record air and sea surface temperature, barometric pressure, relative humidity, wave height and period, and water conductivity. Subsurface ocean currents will also be measured with acoustic Doppler sensors.
All of these measurements will help scientists and developers better understand air-sea interactions and their impact on how much wind energy a turbine could capture at particular offshore sites. The data will also help validate the wind predictions derived from computer models, which have thus far relied on extremely limited real-world information.
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