Ons werk

Wind Farm Control ter verbetering van de prestaties van windparken

Als pionier op dit gebied werkt TNO actief aan de ontwikkeling van de WFC-technologie en de grootschalige implementatie daarvan. Op korte termijn ligt de nadruk op het aantonen van de potentiële energietoename door Active Wake Control (AWC), en het bieden van een diepgaand inzicht in de impact op de structurele belastingen. Op de langere termijn ontwikkelt TNO WFC-technologie om de flexibiliteit en zekerheid van het aanbod te vergroten.

Meer weten over grootschalige toepassing van windenergie?

Lees meer
FarmFlow-simulatie van twee naburige windparken: Rødsand 2 en Nysted

Voor de nauwkeurige berekening van de zogeffecten in grote offshore windparken heeft TNO de geavanceerde software FarmFlow ontwikkeld: een 3D geparaboliseerde CFD-code, die zeer nauwkeurige resultaten oplevert in een acceptabele rekentijd. In verschillende benchmarkstudies in het verleden is gebleken dat FarmFlow vaak de hoogste nauwkeurigheid biedt voor grote offshore windparken in vergelijking met andere zogmodellen. Het model is gevalideerd aan de hand van windtunnelmetingen en volledige windparken. Door recente modelverbeteringen komen de FarmFlow-voorspellingen nog dichter in de buurt van de werkelijke metingen.

De rol van WFC in de energietransitie

Terwijl op de kortere termijn de focus op het stimuleren van de energieproductie door het verminderen van de zogverliezen met AWC ligt, onderzoekt TNO op dit moment ook de uitdagingen op langere termijn, zoals de implementatie van een groot aandeel windenergie en andere duurzame energiebronnen in het energiesysteem. Windturbineparken moeten flexibel genoeg zijn om een actieve en reactieve energiebeheersing te bieden, om zo de inkomsten in volatiele markten veilig te stellen en de exploitatie van het net te ondersteunen. Om aan de variaties in de vraag en de beperkingen van het elektriciteitsvervoer te voldoen, zullen bovendien integratie van windenergie met andere hernieuwbare bronnen, energieomzettingssystemen en energieopslagsystemen nodig zijn. TNO ontwikkelt daarom innovatieve controllers voor gecombineerde productie, opslag en conversie, die duurzame energiecentrales beheren om te voldoen aan de eisen van de verschillende energiemarkten en de eisen van het net.

Hybrid Power Plant control

Active Wake Control (AWC)

In een windpark beïnvloeden turbines elkaar door hun zogturbulentie. Als deze zog de turbines achterin het windpark raakt, verlaagt dat hun energieproductie en vergroot dat de structurele belasting (slijtage) van hun onderdelen. Het is nog steeds normaal om windturbines individueel te exploiteren, waarbij ieder zijn eigen energieproductie maximaliseert (‘hebzuchtige’ controle), zonder het windpark als één eenheid te beschouwen. Een dergelijke strategie gaat voorbij aan de zogeffecten en is dus niet optimaal om het vermogen van windparken als geheel te maximaliseren. Dit heeft TNO-onderzoekers ertoe bewogen om een nieuwe, coöperatieve aanpak te ontwikkelen, de zogenaamde Active Wake Control (AWC). Al in 2003 zijn er octrooien verleend voor deze potentieel baanbrekende technologie.

AWC houdt zich bezig met het verzachten van de zogeffecten door gecoördineerde controle op bedrijfsniveau. AWC verhoogt de jaarlijkse energieproductie, verlengt de levensduur van de turbines en draagt zo bij aan een verlaging van de genivelleerde kosten van windenergie. AWC kan worden bereikt door ofwel de controle op de windturbines voorin het windpark verder los te laten om zo de windsnelheid in hun zog te verhogen (de zogenaamde inductiecontrole), ofwel door de rotoren verkeerd uit te lijnen ten opzichte van de windrichting om de zog langs de windturbines achterin te sturen (de zogenaamde zog-omleiding). Zog-omleiding is meestal gunstiger dan inductiecontrole, maar heeft ook een grotere invloed op de turbinebelasting. TNO heeft daarom diepgaand onderzoek gedaan naar de effecten van AWC op zowel de jaarlijkse energieproductie als structurele belastingen. De resultaten zijn vrij optimistisch: de vermoeiingsbelasting neemt af onder zog-omleiding, terwijl tegelijkertijd de toename van de jaarlijkse energieproductie op 2% wordt geschat.

Zogmodel

Wind Farm Control is een groep methoden om de afzonderlijke windturbines van een windpark op een gecoördineerde manier te bedienen om een gemeenschappelijk doel te bereiken. Doelstellingen kunnen zijn: (1) zogverliezen beperken, om zo de energieproductie van het windpark te verhogen, (2) de structurele belasting verminderen van sommige of alle turbines, om zo de onderhoudskosten te verminderen of de levensduur van de activa te verlengen, (3) zorgen dat de productie van actieve en reactieve energie in overeenstemming is met de infrastructurele en contractuele beperkingen, (4) tegen zo laag mogelijke kosten voldoen aan de vraag naar energie of (5) de stabiliteit van het net ondersteunen door middel van actieve en reactieve energiebeheersing.

Contact

Dr.ir. Stoyan Kanev

  • Wind Energy Technology
E-mail

VOLG TNO OP SOCIAL MEDIA

blijf op de hoogte van ons laatste nieuws, vacatures en activiteiten

Op TNO.nl maken we gebruik van cookies. De daarin opgeslagen informatie kan bij een volgend bezoek weer naar onze servers teruggestuurd  worden.