Περίληψη με απλά λόγια

Άνεμος και Αιολική ενέργεια — τι κάναμε και γιατί είναι αναγκαίο

Ο άνεμος αλλάζει γρήγορα και σε μικρές κλίμακες είναι ιδιαίτερα χαοτικός, γεμάτος με μικρές ακανόνιστες δίνες. Για τα αιολικά πάρκα, το κρίσιμο ερώτημα είναι: πόση ισχύ θα βγάλει η τουρμπίνα σε 1–15 λεπτά από τώρα;
Τα κλασικά μοντέλα καιρού δουλεύουν σε ώρες/ημέρες, ενώ τα καθαρά στατιστικά/AI μοντέλα βασίζονται στη «μνήμη» των δεδομένων. Λείπει κάτι γρήγορο, ακριβές και φυσικά ερμηνεύσιμο για πολύ μικρούς ορίζοντες.
Η έρευνα αυτή ανέπτυξε και συνέδεσε δύο φυσικοθεμελιωμένα εργαλεία για ultra-short-term πρόγνωση σε σύνθετο ανάγλυφο — και τα έκανε αρκετά ελαφριά ώστε να τρέχουν σχεδόν σε πραγματικό χρόνο.

Πώς το κάναμε

1) Wi.Sp.Ex. (Wind Spatial Extrapolation) — από λίγες μετρήσεις σε πλήρη 3D εικόνα

• Παίρνουμε LIDAR (όργανο μέτρησης κάθετου προφίλ ανέμου σε λίγα ύψη).

• Με CFD «απλώνουμε» αυτές τις ελάχιστες πληροφορίες σε τρισδιάστατο πεδίο πάνω από λόφους/φαράγγια.

• Μετατροπή 1D → 3D με τεράστιο εμπλουτισμό σημείων (~×3325).

• Χρόνος υπολογισμού: < 2′ ανά τρέξιμο.

• Ακρίβεια πεδίου ταχύτητας: MAE ≤ 0.81 m/s, MAPE ~8% (ακόμη και με περιορισμένα inputs).
  
  

2) W.E.E.L. (Wind Energy Extraction Latency) — από τον άνεμο στο ρεύμα

• Οι τουρμπίνες αργούν λίγο να μετατρέψουν τον άνεμο σε ισχύ (latency).

• Το W.E.E.L. «μαθαίνει» αυτή την υστέρηση και, χρησιμοποιώντας τα 3D πεδία του Wi.Sp.Ex., διορθώνει την πρόβλεψη παραγωγής στα 1–15′.

Τι βρήκαμε

• Όταν Wi.Sp.Ex. + W.E.E.L. συνεργάζονται, δίνουν προβλέψεις ανά 15′ με μέσο σφάλμα < 10%.

• Πεδίο εφαρμογής: Δοκιμές στο αιολικό πάρκο Λαυρίου (CRES) σε σύνθετο ανάγλυφο.

• Γρήγορες και σταθερές προβλέψεις από φυσικές προσεγγίσεις για τόσο μικρούς ορίζοντες.

• Πρακτικοί χρόνοι: Μπορούν να χρησιμοποιηθούν επιχειρησιακά, χωρίς βαριές προσωμοιώσεις CFD ώρες.
  
  

Γιατί μας νοιάζει

• Σταθερότερο δίκτυο: Καλύτερη ένταξη της αιολικής, λιγότερες διακυμάνσεις.

• Αποδοτικότερα πάρκα: Αξιοποιούμε περισσότερο τον άνεμο που υπάρχει.

• Κλιμάκωση χωρίς «παρελθόν»: Φυσικά ερμηνεύσιμες προβλέψεις που δουλεύουν ακόμη και εκεί που λείπουν ιστορικά δεδομένα.

• Διαφάνεια: Βασίζονται στη φυσική, άρα εξηγούνται — δεν είναι «μαύρο κουτί».
  
  

Τι κρατάμε και τι προτείνουμε

Τι κρατάμε

• Τα φυσικοθεμελιωμένα μοντέλα μπορούν να γίνουν ελαφριά & γρήγορα διατηρώντας την επιθυμητή ακρίβεια.

• Η υστέρηση μεταξύ ανέμου και ισχύος είναι κλειδί — και μπορεί να μοντελοποιηθεί.

• Η σύζευξη 3D πεδίου (Wi.Sp.Ex.) με ενεργειακή απόκριση (W.E.E.L.) βελτιώνει ουσιαστικά την βραχυπρόθεσμη πρόγνωση (1 – 15 λεπτά από τώρα).
  
  

Τι προτείνουμε

• Επιχειρησιακή ενσωμάτωση του ζεύγους Wi.Sp.Ex. + W.E.E.L. για ορίζοντες 1–15′.

• Physics-informed υβριδισμός με AI για περαιτέρω μείωση σφάλματος και προσαρμογή σε διαφορετικά πάρκα/ανάγλυφα.

• Διεύρυνση αισθητήρων και διαδικασιών βαθμονόμησης, ώστε τα inputs να παραμένουν αξιόπιστα.

• Πιλότοι σε περισσότερες τοποθεσίες για να χαρτογραφηθούν όρια, ρυθμίσεις και βέλτιστες πρακτικές.
  
  

Με δυο λόγια: συνδυάζοντας Φυσική + Υπολογιστές (και έπειτα AI) βλέπουμε τον άνεμο λίγα λεπτά μπροστά με περισσότερη ακρίβεια και σε πραγματικούς χρόνους — ακριβώς εκεί που το δίκτυο και τα πάρκα το χρειάζονται.

Επίσημες δημοσιεύσεις σχετικές με τη διατριβή