Betere prestaties windparken door Wind Farm Control
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.
Meer weten over Active Wake Control?
Lees het rapport 'Active Wake Controle Validation Methodology' (Engels)
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.
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.
Meer weten over Wake Model Farmflow?
Lees het rapport 'Farmflow: extensivly validated and dedicated model for wind farm control' (Engels)
FarmFlow simulatie van 4 grote windparken bij Borsele
Neem contact met ons op
-
Harald van der Mijle Meijer
Functie:R&D portfolio managerIr Harald van der Mijle Meijer is materiaalkundig ingenieur en werkt sinds 2007 in offshore windonderzoek. Harald heeft een passie voor wind, zee en duurzaamheid en past deze toe voor de strategie en implementatie van de ontwikkeling van innovaties in windenergie samen met de industrie. Bij TNO heeft hij meerdere nationale en internationale projecten uitgevoerd over een breed scala aan onderwerpen. Naast adviseur is hij portefeuillemanager R&D op de onderzoekslijn 'Offshore Windparken'.
-
Standplaats:Petten
-
Telefoon:+31 88 866 30 71
-
E-mail:E-mail Harald
-
LinkedIn:Harald op LinkedIn
-
-
Simone Mancini
Functie:scientist innovator-
Standplaats:Petten
-
E-mail:E-mail Simone
-
LinkedIn:Simone op LinkedIn
-
Laat je verder inspireren
Nieuw initiatief Europees topcentrum voor windenergie
Negen onderzoeksinstituten en universiteiten die lid zijn van het European Energy Research Alliance Joint Programme Wind hebben vorige week een samenwerkingsovereenkomst ondertekend voor de oprichting van een Europees topcentrum (EuCoE) voor windenergie.
Windturbine-inspecties met autonome drones en digital twin modelling
Inspecties van windturbinebladen kunnen sneller, goedkoper en veiliger. TNO en SpectX hebben het komende jaar hun expertises gebundeld in het IBIS-project (Increased Blade Inspection Safety).
Nieuw meetstation op Noordzee voor uitbreiding offshore windparken
De forse uitbreiding van de capaciteit aan wind op zee van 4,5 gigawatt in 2023 naar maar liefst 21 GW in 2030 vergt actie op veel fronten. TNO draagt hier onder meer aan bij door het nauwkeurig in kaart brengen van de windsnelheden boven de Noordzee.
Nieuwe ontwikkeling in recycling windturbinebladen
Een nieuw gestart project wil een commercieel levensvatbare en schaalbare oplossing vinden voor het dreigende overschot aan afgedankte windturbinebladen. Het EoLO-HUBs (End of Life through Open HUBs) project zal 4 jaar duren.
Switch naar het hybride energiesysteem
Hoe kan ons toekomstig elektriciteitsnet stabiel en betaalbaar blijven? Kijk het webinar van 1 februari 2023 terug en krijg inzicht in de technologische en maatschappelijke oplossingen voor ons toekomstige energiesysteem.
