Dynamic Analysis of a Flexible Floating Platform for Multiple Wind Turbines and Wave Energy Converters

The project aims to develop a concept for capturing wind and wave energies at sea. This is intended to be done using a large flexible floating structure in steel that is anchored to the seabed. In the project, it is important to investigate the stresses and forces which the floating structure will be exposed to in connection with extreme environmental conditions (i.e. loadings from waves, wind and current). In the project work, a fully coupled numerical model will be prepared. Numerical analyses will be carried out based on the developed model, so then the dynamic responses and the related stresses developed in the structural elements can be assessed. On this basis, a robust and optimized design will be developed that can withstand the extreme loads which the structure will be exposed to. The design criterion is a lifespan of 25 years. The concept was initially based on a rectangular floating structure with a size of 240 x 420 meters mounted on 9 wind turbines. Based on the dynamic analyses that have been carried out, the concept has now been subjected to changes that brought the original rectangular shape into a square configuration with a size of 320 x 320 meters mounted on 6 turbines. In the revised concept, there are now 36 devices for absorbing wave energy. In addition, the size of the cubes (which are supporting the turbines) is adjusted to 40 x 40 x 20 meters (l x w x h). The cubes were basically 30 x 30 x 30 meters. The wave energy is generated by the construction moving like a blanket in the waves. It is this movement that is aimed at capturing and converting the wave energy to electricity via hydraulic generators. It is thus the numerical model built up using the software SIMA that has revealed the need for adjustments to the concept. The changes that have been made have reduced the loads on the structure significantly. The adjusted design is now considered ready for laboratory testing in ocean basin.

Det overordnede formålet med prosjektet er å utvikle kostnadeffektive og robuste løsninger for fornybar energiproduskjon til havs. Prosjektet fokuserer på flytende installasjoner som det pr. dato ikke finnes kommersialiserte løsninger på. I dette ligger at det ikke finnes løsninger som er bærekraftige rent økonomisk. Til havs finnes det mange steder mye energi i vind og bølger. Utfordringen er å fange denne energien og omforme den til elektrisitet for anvendelse på land eller på andre installsjoner til havs. Med bakgrunn i de store klimautfordringene verden i dag står overfor vil løsninger til havs være svært gunstig. For å finne egnede løsninger må man utvikle egnede flytende fundamenter/ instasjoner for å plassere utsyr som kan fange vind- og bølgeenergi. I havet vil fundamenter bli utsatt for ekstreme hydrodynamiske påkjenninger. Disse krefter må man da kjenne og ta hensyn til når konsepter skal utvikles. Dette er en sentral del av prosjektet. Det må utarbeides egnede analyser av kreftene. For å analysere dette må man ha solide tekniske kunnskaper, og man må kunne analysere alle former for krefter i en nummerisk simuleringsmodell utaerbeidet i et egnet software for dette formålet. Lastbildet for en innretning er svært komplekst med mange variabler. I utviklingen er det nødvendig å samarbeide med flere engineeringsdisipliner, FoU insttusjoner og verifikasjonsinstans (DNV GL). Det planlegges bl.a. laboratoritest i havbasseng for å sammenligne resultater fra nummeriske analyser og resultarer fra laboratoritest. Valg av layout og utstyr vil også stå sentralt i konseptutvikling.