4671 - Ge4FOW - Ferrite based power generator system for scaling of floating offshore wind turbines

World Wide Wind (norsk SMB) og Uppsala Universitet (UU) fra Sverige vil samarbeide om å utvikle en banebrytende generator for flytende havvind. «Ge4FOW» er en direktedrevet generator med unike egenskaper som benytter ferritt-baserte permanent magneter for å eliminere avhengigheten av uforutsigbare leveransekjeder for sjeldne metaller. «GeFOW»-generatoren er tilpasset WWW’s kontraroterende vertikale vindturbin, CRVT, et nytt konsept som er under kvalifisering for FOW. CRVT har to sett turbinblader som roterer i mot hverandre, og overfører denne kontraroterende bevegelsen vertikalt til henholdsvis rotor og stator. Dermed oppnås en høyere virkningsgrad ved konvertering fra mekanisk til elektrisk energi. Generatoren befinner seg i et eget maskinhus i bunnen av den flytende «spar»-strukturen. Dette designprinsippet eliminerer den tunge lasten øverst på tårnet på dagens horisontalakslede vindturbiner, slik at nødvendig oppskalering kan oppnås for å produsere el til akseptabelt lav kostnad (LCOE). I dette prosjektet vil vi simulere generator-funksjon ved bruk av matematiske modeller og Finite Element-analyse for å validere elektromagnetisk og mekanisk virkningsgrad, og deretter bygge en prototyp i skala for mekaniske integritetstester på komponentnivå. Et sentralt element i programmet er å utvikle nødvendige reguleringstekniske kontrollalgoritmer for optimal drift og sikkerhet. I løpet av prosjektets varighet på 30 måneder skal vi konstruere, utvikle og validere en banebrytende direktedrevet generator til TRL-nivå 5. Av konkrete resultater forventer vi å finne bl.a. potensielt høyere virkningsgrad (97%) med mindre miljøpåvirkning, lang levetid med høy pålitelighet, og bedre utnyttelse av havrommet på grunn av mindre turbulens («vake»). Hovedaktivitetene i prosjektet omfatter elektromagnetisk konstruksjon av generator (UU leder), mekanisk konstruksjon (WWW leder), el-kraft kontrollsystem (UU leder) og prototyp bygging og testing til TRL 5 (ledet av begge parter).

Ge4FOW project consists of a consortium of 1 SME (WWW) and 1 University (Uppsala University), that will design, develop and validate an innovative approach for FOWT components in the shape of a REE-free direct drive generator suitable for underwater placement leveraging current FOW energy production and reducing LCOE. During this 30-month project, we will design, develop and validate a breakthrough direct drive generator reaching a technology readiness level 5. Ge4FOW generator will achieve a higher conversion efficiency from mechanical input to electricity (rotor and stator will drive separately) with a more compact design and electrical control of the turbine rotational speed. Ferrite will be used as PM, eliminating the requirement for REE and its associated hurdles. On top its design will allow its placement in tilting FOWT taking full advantage of marine space and will be able to convert double rotor power in any FOWT concept. Ge4FOW will develop the first compact generator for FOW energy production.