Improved energy forecast for Offshore Wind farms

Vinden over havet representerer et fantastisk energi potensial som i teorien kan løse store deler av verdens voksende energibehov på en ren og bærekraftig måte. For å konvertere energien i vinden til strøm brukes store vindturbiner. Disse turbinene er svært følsomme for variasjoner i vinden og små endringer kan gi store avvik i produsert strøm. Derfor er det ytterst viktig å kunne gi en riktig og detaljert beskrivelse av vinden over havet og ikke minst være i stand til å varsle denne. Vinden pisker opp verdenshavene og genererer bølger, som igjen påvirker vinden. Sistnevnte effekt ? at bølgene representerer en dynamisk ruhet som modifiserer vinden over havflaten ? er som regel ignorert i både design fasen av vindturbiner og i den operative fasen der en trenger gode vindvarsler. Ved hjelp av en finskala matematisk modell, såkalt CFD (Computational Fluid Dynamics), har varierende bølgesituasjoner sin påvirkning på vinden blitt studert. Disse simuleringene viser at bølgene modifiserer vindfeltet over betydelig høyde over havflaten. Følgelig vil rotoren til vindturbinen bli utsatt for en annen vind, og andre krefter, enn det man tidligere har forutsatt. Det er særlig de lang-periodiske dønningene som gir opphav til spesielle vindpåvirkninger. Arbeidet viser også at det er viktig å ta hensyn til dønningenes retning i forhold til vindfeltet. Ved hjelp av en forenklet modell av en vindturbin har en videre studert effekter av den bølge modifiserte vinden. Beregningene viser at bølgene gir opphav til oscillasjoner i produsert strøm, samt at de vil også påvirke lastene på rotorbladene. Det er også utført studier som tyder på at bølgeindusert vind kan øke utmattingen av vindturbinen i forhold til det som er tilfellet ved same vind men over en statisk flate. I doktorgradsarbeidet er det sammen med Universitetet i Stavanger, Acona Flow Technology og StormGeo utviklet et nytt verktøy som egner seg for å studere den direkte aerodynamiske effekten av bølger på en vindturbin eller på en vindpark.

Offshore Wind Energy is a major growing marked. There are several offshore wind potential analyses done by different parties and the estimates differ substantially from a physical potential of 14 000 TWh to between 20-40 GWh from European Union by 2020. T o reach the described potential, a better understanding of geophysical possesses in the Marine Boundary Layer (MBL) will be required, together with knowledge on how the different offshore wind turbines respond to the changing atmospheric and oceanic force s. If we acknowledge that the weather an ocean forces are one of the major factors deciding both limitation and opportunities for the offshore wind industry, we see a need for development of decision support systems that in dept take into account not on ly the possibility of creating accurate forecast and system response, but also the limitation of model forecasts. Storm's goal will be to offer more than just wind and wave fields, turbulence etc. to someone who wants to build a wind farm or run a wind f arm, namely to be able to say something about how the wind and wave characteristics we compute will affect a turbine.