Bottom Fixed Offshore Wind Turbines in Extreme Waves

Muliggjørende teknologi for overgangen fra fossil til fornybar energi er vindenergi til havs. Havvind kan utnyttes ved hjelp av både bunnfaste og flytende vindturbiner. Bunnfaste vindturbiner er billigere enn de flytende alternativene. Mye av den eksisterende kapasiteten i Europa er installert i relativt grunne farvann på omtrent 30 meter. Nå er trenden at bunnfaste vindturbiner planlegges for dypere farvann på rundt 60 meter og mer. For å designe konstruksjoner mot bølgebelastning er en nøyaktig beregning av bølgene på installasjonsstedet nødvendig. Dette er ingen enkel oppgave; det innebærer beregning av bølger over store avstander fra dypere til grunnere farvann der de bunnfaste turbinene skal installeres. I B-WAVEs-prosjektet vil avanserte algoritmer for å beregne disse bølgene bli utviklet, og løsningene vil være tilgjengelige i åpen kildekode-programvare som REEF3D. Havvindindustrien ser en rask økning av turbin størrelsen for å få økt kapasitet. Konsekvensen av denne trenden er større strukturer, mer dynamisk respons og høyere resonansperioder som strekker seg mot frekvensen av bølgene. Resonansfrekvensen er den naturlige frem-og-tilbake-rytmen som strukturen naturlig liker å bevege seg med når den blir dyttet på. På den annen side forårsaker bølgene oscillerende belastninger på strukturen. Hvis bølgens frekvens er lik den naturlige frekvensen, kan strukturen oppleve store sykliske deformasjoner, som kan forårsake skade. I B-WAVEs prosjektet er målet å fastslå mer nøyaktig bølgebelastningen på vindturbinen og gjennom effektiv analyse beskrive påkjenningene på konstruksjonen. Gjennom dette arbeidet vil standardene som brukes for design av bunnfaste vindturbiner bli utfordret, noe som igjen vil motivere designpraksisen for neste generasjon av bunnfaste vindturbiner.

The offshore wind industry is quickly adopting larger turbines and expanding their capacity goals. For bottom-fixed wind turbine generators (WTGs) The consequence of this trend are larger structures, more dynamic response and higher resonance periods extending towards wave frequent loads. Combined with harsh and potentially more complex coastal climates, shifts design focus towards structural responses in extreme sea states. Addressing the above will be important as bottom fixed offshore wind turbines increase in size and concept. However, it also makes the process of reliable and physics-based design against extreme wave loads more complex. Hence, we need more knowledge about extreme waves, what causes them, and how to better implement extreme wave events into design analyses. The B-WAVEs project will address this by merging disciplines such as metocean, wave hydrodynamics, and structural dynamics. The aim is to better identify sea states and quantify subsequent extreme wave loads that potentially may harm offshore wind installations. The value of this project is more accurate extreme response predictions, safer structures, and reduced risk of wave induced damage.