Vindparken ingen kan se - men mange kan bruke

Forskere i Danmark og Norge har laget en referansevindpark der nye løsninger kan testes mot hverandre for å finne den beste, før en eneste komponent er produsert.
 

Forsker Angus Graham ved Uni Research har stått sentralt i oppbyggingen av referansevindparken. (Foto: Marit Hommedal) 


Marginene i vindkraft er små og hver detalj teller for å øke produksjonen og redusere kostnadene.

Referansevindparken finnes ikke fysisk, men den bruker virkelige vind- og bølgedata.

Som en del av forskningssenteret NORCOWE har forskere ved Aalborg universitet og Uni Research i Bergen bygd opp en omfattende modell av en vindpark med 80 turbiner, hver på 10 MW. Vind- og bølgedataene er hentet fra målemasten FINO 3 i den tyske delen av Nordsjøen.

Forskere både innenfor industri og akademia har over flere år benyttet referanse-vindturbiner til å utforske om prosjekter er levedyktige, og til å planlegge og optimailsere dem, forklarer forsker Angus Graham i Uni Research:

– Det at turbinene ikke eksisterer fysisk, gir fordeler som for eksempel at dataene ikke eies av noen - og dermed er fritt tilgjengelige og kan utveksles, sier Graham.

Utbyggere går gjennom en faktorer, prøver å optimere

– Bakgrunnen for å lage en referansevindpark er at vi ønsker å bidra til få ned kostnadene ved å produsere energi fra en vindpark. Hver gang en vindpark skal bygges, går utbyggerne gjennom en rekke faktorer og prøver å optimere. Vi så et behov for å prøve ut forskjellige ting uten å bygge en hel vindpark, sier professor Thomas Bak ved Institut for Elektroniske Systemer ved Aalborg Universitet.

Blant de mange faktorene som påvirker produksjonskostnaden for energi er vindforholdene der vindparken skal plasseres, typen vindturbiner og løsninger for installasjon, kabling, drift og vedlikehold. Metoden til nå har vært å ta en eksisterende vindturbin og prøve ut ulike løsninger.

Samler mange teknologiområder

Det unike med NORCOWEs referansevindpark er at den har samlet modeller fra forskjellige teknologiområder i en og samme modell.

– Dermed kan forskere og næringsliv legge inn sine forslag og se om resultatet blir bedre eller dårligere. Fordelen er at den som bruker modellen ikke trenger å være ekspert på alle områdene, men bare konsentrere seg om sin egen løsning, og likevel få ut hvordan en endring påvirker energikostnaden, sier Bak.
 

Thomas Bak ved Institut for Elektroniske Systemer ved Aalborg Universitet. (Foto: Marit Hommedal)


Referansevindparken er ikke egnet til å planlegge hele vindparker, men til å analysere ulike deler. For eksempel hvilken kabelløsning som er best egnet. Da kan ingeniørene teste ut nye løsninger mot referansevindparken. Dermed kan de prøve ut mange løsninger allerede før de spesifiserer i detalj.

Ny layout økte energiproduksjonen åtte prosent

For å vise hvordan modellen kan brukes, har forskerne laget en uvanlig layout med 80 vindturbiner plassert i en uregelmessig sirkelformasjon og sammenlignet med en tradisjonell layout der vindturbinene står langs rette linjer bak hverandre.

 

layout  for vindpark
Med vindturbinene plassert som i figuren til venstre vil energiproduksjonen øke åtte prosent. (Illustrasjon: Angus Graham)

 

Beregningen viser at den alternative layouten ville levere åtte prosent mer energi enn standard-layouten, men inveseringskostnadene er større.

Fra olje til vind

Ved Aalborg Universitet har forskerne jobbet i mange år med planlegging av drift og vedlikehold på olje- og gassinstallasjoner til havs. Nå tar de i bruk denne kunnskapen på drift og vedlikehold av vindparker til havs. Det er et stort sprang.

Mange av komponentene i vindparkene har relativt store sviktrater, og utgiftene til vedlikehold er dermed store. Som en tommelfingerregler utgjør drift og vedlikehold opp til 25-30 prosent av kostnadene med å produsere energi.

steder hentet data til vindparken
Bølge- og vinddataene i referansevindparken er hentet fra målemasten FENO 3. (Kart: FuE-Zentrum FH Kiel GmbH)

NORCOWE-forskerne har utviklet en modell som kan brukes til å planlegge hva drift og vedlikehold vil koste og hvilke teknologier som er best. Dataene som benyttes i referansevindparken er basert på tall som er publisert i forskningslitteraturen.

Disse dataene om hvor mange feil som vil oppstå og hvor alvorlige de, brukes til å beregne hvor store kostnadene blir med ulike strategier for vedlikehold.

Da er ikke bare holdbarheten på komponentene viktige, men også værvinduet for når serviceteknikerne kan komme ut til vindturbinene. Noen servicefartøy kan gå ut i større bølgehøyder, men de er som regel også dyrere.

Sparte ti prosent av vedlikeholdskostnadene

Basert på data fra vindturbineiere fra et annet prosjekt har NORCOWE-forskerne sett på kostnadene for drift og vedlikehold av vindturbinblader.

Vedlikeholdet kan enten være reparasjon når noe går galt eller inspeksjon med faste intervaller og utskifting når teknikerne oppdager sprekker.

Eller det kan værer basert på en prognose for når noe sannsynligvis vil gå i stykker. I referansevindparken kan forskerne skifte ut ulike komponenter og se effekten på kostnadene.

Hyppigere utskiftinger vil for eksempel koste mer, men antall tilfeller der turbinbladene sprekker vil gå ned.

– Vi har regnet ut at vindparkeierne kan spare fem-ti prosent på det som har med turbinbladene å gjøre. Men det avhenger av når i levetiden beslutningen om å endre komponentene tas, sier professor John Dalsgaard Sørensen ved Institut for Byggeri og Anlæg ved Aalborg Universitet. Han har ledet denne delen av prosjektet.

De vitenskapelige artiklene om referansevindparken er sendt inn, men ikke publisert ennå, trolig i 2017.


Artikkelen er skrevet av Claude R Olsen, og ble først publisert på NORCOWE sin nettside. 


22. desember 2016 11:12

Personer involvert

cp: 2017-03-29 12:15:27