In een windmolenpark beïnvloeden windturbines elkaar door zogenaamde zog-turbulentie. Een zog is wind die is veranderd nadat deze door een windturbine is gestroomd. Omdat een windturbine energie onttrekt uit de wind, neemt de windsnelheid af en de intensiteit van de turbulentie toe. Dit verlaagt de energieproductie van de windturbines die achterin het park liggen en vergroot hun structurele belasting, en dus de slijtage.

Betere prestaties met Active Wake Control

Toch is het nog steeds gebruikelijk om windturbines afzonderlijk in te zetten. Daarom hebben we een methode ontwikkeld, Active Wake Control (zog-beheersing), waarmee de afzonderlijke windturbines binnen een windpark op een gecoördineerde manier worden bediend. Het verhoogt de jaarlijkse energieproductie, verlengt de levensduur van de turbine en verlaagt de kostprijs van windenergie. Onlangs heeft TNO een methode ontwikkeld om de opbrengst van windparkbesturing te valideren. Dit is gedaan in een pilot campagne voor een windpark op zee.

Active Wake Control Validation methodology

Download het rapport (Engels)

Download

Hoe Active Wake Control ontstaat

Active Wake Control kan op twee manieren worden bereikt. Door de windturbines voorin het windpark op een lager vermogen te moduleren om zo de windsnelheid in hun zog te verhogen, de zogenaamde inductiecontrole. Of door de rotoren scheef op de windrichting te zetten om zo het zog langs benedenwindse windturbines te sturen, dit noemen we zog-sturing.

Zog-sturing in het windpark

Zog-sturing is meestal gunstiger dan inductiecontrole, maar heeft ook een grotere invloed op de turbinebelasting. Daarom hebben we uitgebreid onderzoek gedaan naar de effecten van Active Wake Control op zowel de jaarlijkse energieproductie als structurele belastingen. De resultaten zijn positief: de vermoeiingsbelasting neemt af onder zog-sturing, terwijl tegelijkertijd de toename van de jaarlijkse energieproductie op 1% wordt geschat.

Valideren op grote schaal

In testvelden heeft de steeds volwassener geworden technologie zich inmiddels bewezen. Een volgende stap is om Active Wake Control te valideren in echte commerciële windparken op zee. TNO heeft een validatiemethode ontwikkeld die alleen gebruik maakt van het ‘Supervisory Control and Data Acquisition’ (SCADA) systeem, dat algemeen beschikbaar is voor commerciële windparken. De metingen van windturbinesensoren wordt gebruikt om de impact op de jaarlijkse energieproductie te kwantificeren. Dit kan op turbineniveau worden onderzocht. De validatiemethode is ontwikkeld om op elk windpark te kunnen worden toegepast.

FarmFlow simulatie van 4 grote windparken bij Borsele

Wake Model FarmFlow

Voor de nauwkeurige berekening van de zogeffecten in grote offshore windparken heeft TNO de geavanceerde software FarmFlow ontwikkeld: een 3D ‘geparaboliseerde Navier-Stokes’ 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 grootschalige windparken. Door recente modelverbeteringen komen de FarmFlow-voorspellingen nog dichter in de buurt van de werkelijke metingen. Download hier het FarmFlow rapport.

Meer weten over wind farm control?

Neem contact op met Nassir Cassamo

Contact opnemen
Roadmap

Naar grootschalige opwekking van windenergie

Om de gevolgen van klimaatverandering te beperken werkt Nederland aan een energiesysteem dat in 2050  geen CO2 uitstoot. Dan wordt er vooral veel hernieuwbare energie uit zon en wind geproduceerd. Windenergie... Lees verder
Contact

Ir. Nassir Cassamo

  • wind energy technology