kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

38
Kan vindmølleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet? Göran Broström [email protected]

Upload: wyatt

Post on 29-Jan-2016

53 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?. Göran Broström [email protected]. www.wikipedia.com. Horns rev, Danmark. Measurement in the middle row. Measurement between the rows. Measurement of wind speed behind a wind farm (horns rev wind farm) - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

Kan vindmølleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet?

Göran Broström

[email protected]

Page 2: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

www.wikipedia.com

Page 3: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

Horns rev, Danmark

Page 4: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 5: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 6: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 7: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 8: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 9: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 10: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 11: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 12: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 13: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

Measurement in the middle row.

Measurement between the rows.

Page 14: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

Measurement of wind speed behind a wind farm (horns rev wind farm)

Barthelmie et al, JAOT, 2003, 20, 466-477

Page 15: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

Wind speed behind wind mills (at the height of the wind mill) as a function of the number of turbines

Page 16: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

Flight track in an investigation focusing on the wake behind a wind farm

Study performed at Horns rev

Page 17: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

A wind decreases of 25% correspond to a 50% decrease in wind stress at the surface.

Page 18: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 19: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

Turbulent Kinetic Energy(TKE)

Is important for mixing

Page 20: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

There will be lower wind speed down-wind from the wind farm

Page 21: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 22: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 23: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

-3

-2

-1

0

1

2

3

Example of the disturbance in ML thickness, and current vectors of the disturbance from the wind farm (wind=7.5 m/s and t=3 days)

Page 24: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

-2 -1 0 1 2 3 4 5

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

-3

-2

-1

0

1

2

3

Page 25: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

ML changes after 1 day ML changes after 5 daysW

ind

spee

d 5

m/s

W

ind

spee

d 7.

5 m

/s

Page 26: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

,0

,1

'

,1

'

0

0

y

V

x

U

t

h

y

hhgfU

t

V

x

hhgfV

t

U

y

x

ττ

t

fhghhf

t 1

)(curl02

Shallow water equations:

Gives for time scales of order f-1:

Strong response in ocean since wind wake size is comparable to internal radius of deformation (Internal Rossby radius).

)(curl22

τ

hahtNon-dim:

fLhga 0'

Page 27: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

fLhga 0'

2

1~a

Page 28: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

Guesstimating the response

3tLh

L=5 km,t=24 h,Wind=7.5 m/s(Dr=2 kg/m3)

Total upwelling: 2∙108 m3/day NO3=10 mmol/m3: 160 ton biomass C/dayFish (1% tropic efficiency): 8 ton (herring) /day

L=10 km,t=24 h,Wind=7.5 m/s(Dr=2 kg/m3)

Total upwelling: 16∙108 m3/day NO3=10 mmol/m3: 1280 ton biomass C/dayFish (1% tropic efficiency): 64 ton (herring) /day

Page 29: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

Herring Food Web

Data from R. and M. Buchsbaum, Basic Ecology. Boxwood Press, Pacific Grove, CA

Page 30: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 31: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

ML changes after 1 day ML changes after 5 daysW

ind

spee

d 5

m/s

W

ind

spee

d 7.

5 m

/s

Page 32: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

Atmosfärens lågryck och havets virvlar: Dynamiskt samma sak men helt olika!

Page 33: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 34: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?
Page 35: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

Impact on atmosphere

Page 36: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

Results from a large wind farm in the US midwest:: Located on a position with a strong nocturnal jet.

Scenario1: Only wind influence

Scenario 2: influence on both wind and turbulent kinetic energy (mixing)

Page 37: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

Global effect on climate

These values were chosen to represent an array of wind turbines, 2.8 turbines per km2, each with 100-m-diameter rotors and 100-m hubheights that remove 40% of kinetic energy of the resolved flow.

(about 2 TW wind energy)

A) NCAR model

B) GFDL model

Keith, D.W. et al., 2004. The influence of large-scale wind power on global climate. Proceeding of the National Academy of Science, 101: 16115-16120.

Page 38: Kan vindm ø lleparker påvirke havsikulasjonen og klimaet ?

“climate” impact• Broström, 2008, On the influence of large wind farms on the upper ocean circulation.

Journal of Marine Systems,, – Potential strong affect on the upwelling in the ocean. Local current systems may be created.

• Baidya Roy, S. and Pacala, S.W., 2004. Can large wind farms affect local meteorology? Journal of Geophysical Research, 109: D19101, doi:10.1029/2004JD004763.– The local affect (within the farm) from large wind farms cannot be neglected.

• Rooijmans, P., 2004. Impact of a large-scale offshore wind farm on meteorology. Ms Thesis, Utrecht University, Utrecht.– Using large wind farms (100*90 km) he concluded that wind farms affect cloudiness and

precipitation.

• Keith, D.W. et al., 2004. The influence of large-scale wind power on global climate. Proceeding of the National Academy of Science, 101: 16115-16120.– Global climate influence of continental scale wind farms

• Kirk-Davidoff, D.B., and Keith, D.W., 2008, On the climate impact of surface roughness anomalies. J. Atmos. Sci., 85, 2215-2234, doi:10.1175/2007JAS2509.1.– Studies how changes in roughness length impacts on the large scale circulation

• Barrie, D.B., and Kirk-Davidoff, D.B., 2009. Weather response to management of a large wind turbine array. Atmos. Chem. Phys. Discuss., 9, 2917-2913.– Discuss the possibility to control weather by managing the wind farm. State that it should be

possible to invoke control on some aspects of weather.