Un modèle de perturbation atmosphérique méso–micro pour le blocage des parcs éoliens

Alors que les parcs éoliens continuent de croître en taille, les effets à l'échelle méso tels que le blocage et les ondes gravitationnelles deviennent de plus en plus importants. Allaerts & Meyers (J. Fluid Mech., vol. 862, 2019, pp. 990–1028) ont proposé un modèle de perturbation atmosphérique (APM) capable de simuler l'interaction entre les parcs éoliens et la couche limite atmosphérique tout en maintenant les coûts de calcul faibles. Le modèle résout l'écoulement à l'échelle méso et se couple à un modèle de sillage pour estimer les vitesses d'entrée des turbines à l'échelle microscopique. Cette étude présente une nouvelle façon de coupler l'APM méso à un modèle de sillage, basée sur l'appariement des vitesses entre les modèles à travers le parc. Cette méthode fonctionne bien, mais nécessite de bonnes estimations des champs de vitesse au niveau des turbines par le modèle de sillage. De plus, nous étudions les effets à l'échelle méso d'un grand parc éolien et constatons qu'en plus des forces des turbines et des niveaux de turbulence accrue, les contraintes dispersives dues à l'hétérogénéité de l'écoulement submaille jouent également un rôle important à l'entrée du parc et contribuent à l'effet de blocage global. En utilisant le couplage du modèle de sillage, nous pouvons explicitement incorporer ces contraintes dans le modèle. L'APM résultant est validé en utilisant 27 simulations antérieures de grands tourbillons d'un grand parc éolien dans différentes conditions atmosphériques. Les résultats de l'APM et des simulations de grands tourbillons sont comparés à la fois à l'échelle méso et à l'échelle de turbine, ainsi que sur la puissance de sortie de la turbine. L'APM capture les effets globaux que les ondes gravitationnelles ont sur la production d'énergie des parcs éoliens et surpasse de manière significative les modèles de sillage standards.