Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

HYDROMORE – HYDROdynamic Mooring analysis for Ocean Renewable Energy

Alternativ tittel: HYDROMORE - Hydrodynamisk analyse av forankringssystemer for flytende offshore havenergi

Tildelt: kr 8,0 mill.

Gjennom HYDROMORE initiativet skal det etableres nye og effektive standardberegningsmetoder for fortøyningssystemer til flytende fornybar havenergi teknologier. Hovedmålsettingen er å komme frem til lettere, billigere og sikrere forankringssystemer og vil være et viktig bidrag til å redusere energi kostnaden fra slike teknologier. For å oppnå målene i Paris klimaavtalen, estimerer Europakommisjonen at det må installeres 230-450 GW i nye havvindparker innen 2050. Tilgjengelige områder av Nordsjøen hvor bunnfaste havvindturbiner kan brukes er begrenset, og om lag én tredjedel av estimert energibehov må komme fra dypvannsområder basert på flytende havvindløsninger. Forankringssystemer for flytende havenergi løsninger er en viktig kostnadsdriver i jakten på redusert energikostnad for disse systemene. Tradisjonelle forankringsløsninger er utviklet med tanke på sikre og effektive operasjoner for olje og gass plattformer og er i liten grad tilpasset mindre og lettere strukturer for flytende havenergiløsninger. Forankringskrefter påvirkes av lav-frekvenseffekter, f.eks. saktevarierende driftkrefter, interaksjon med varierende vind og bølgetilstand, koblet med konstruksjonsrespons og adaptive kontrollsystemer. Slike samvariasjoner kan med dagens standard numeriske metoder ikke analyseres godt nok og skal adresseres i dette prosjektet. Gjennom fire arbeidspakker, skal HYDROMORE adressere kunnskapshull og forbedre metodikk for slike analyser. Det skal etableres forbedret metodikk for effektivt å teste ut et stort antall desigparametre og samtidig vurdere pålitelighet og begrensninger i metodene. Metoder for å kombinere hydrodynamiskelaster og vindlaster, f.eks. at en turbin beveger seg inn og ut av sin egen vake, skal også studeres. Modeller som utvikles skal valideres mot kontrollerte laboratorieeksperimenter.

The mooring is a vulnerable structural component for ocean renewable energy platforms. Snap loads are a particular problem in extreme waves, and also in intermediate waves affecting fatigue. There is a widespread consensus that mooring system design and modelling is a major challenge that needs to be overcome. Design, optimisation, and assessment of mooring systems require efficient hydrodynamic and dynamic mooring models, which should be fully coupled to represent all interactions. There are various mooring options: catenary (slack), elastic (taut), combinations with single point (buoy) moorings, and nylon/polyester ropes offer an economic option while reducing snap loads. While some progress has been made with nonlinear hydrodynamic loading models, an efficient general nonlinear hydrodynamic loading model, accounting for wave breaking, is presently not available. CFD simulations require very long run times (days) even on multiple processors and can be unreliable for complex dynamic problems. The intention here is to generalise efficient linear and second-order hydrodynamic load models by including the fully nonlinear force component due to the pressure field in the undisturbed waves, known as the Froude-Krylov force. This has improved predictions of response and mooring load, markedly in some cases. The aerodynamic loads acting on the rotor are also required and will be incorporated using blade element momentum theory and computationally efficient actuator line modelling, which allows the effects of the turbine moving in and out of its own wake to be incorporated. All the numerical tools developed here will be advanced through comparison with experimental wave tank tests for a range of mooring configurations in representative, multi-directional wave fields. These force formulations will be coupled with the general industry-standard mooring model Orcaflex to account for the dynamic and material properties of the mooring system, enabling design optimisation.

Aktivitet:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek