Vindmøller, der kan flyde på havet, bliver en vigtig kilde til bæredygtig energi i fremtiden. DTU Vindenergi forsker i flydende vindmøller, og studerende på instituttets masteruddannelse i vindenergi arbejder lige nu sammen med industrien om udviklingen af den flydende vindenergi.
Masterprojektet foregår i synergi med forskningsprojektet FloatStep, hvor DTU Vindenergi i samarbejde med industrien forsker i flydende vindenergi. I FloatStep-projektet har man udviklet metoder og teknologier til at optimere flydende vindmøllefundamenter og tårndesign og forbedret de nuværende tekniske værktøjer. Desuden er der lavet forbedrede ingeniørmodeller for lasterne på møllerne og beregningsmetoder for flyderen, som senere skal valideres i fuld skala mod Stiesdal Offshore Technologys TetraSpar Demonstratorprojekt, som installeres i Norge i sommeren 2021. I foråret 2021 har man lavet modelforsøg på DHI med en skalamodel af en flydende mølle. De to masterstuderende Eric Nicolas Hofschulte og Alex Gandia Santaya har udført forsøgene som en del af deres masterprojekt, der også omfatter numeriske beregninger og analyse af måleresultaterne.
Professor og sektionsleder ved DTU Vindenergi, Henrik Bredmose, bekræfter vigtigheden af emnet for de to studerendes projekt: ”Dynamikken mellem den enkelte flyder (floater) og vindmøllen er altid et samspil mellem belastningen på rotoren, presset fra bølgerne og kontrollen – under de forhold, der er på stedet. Det er vigtigt, at vi konstant validerer og forbedrer beregningsmodellerne, så de bedst muligt repræsenterer den styrende fysik,” siger han.
Tests på DHI
Eric Hofschulte og Alex Santayas resultater af deres række af tests vil blive anvendt direkte i FloatStep-projektet. Her optimerer man designet af de flydere, som gør det muligt at placere havvindmøller på dybt vand. Flyderen er en trekantet delvist flydende struktur, der holdes på plads af kraftige ankerliner og ankre.
Med de studerendes tests af den såkaldte TetraSubmodel, der er designet af Stiesdal Offshore Technologies, får vindmølleproducenten ny og bedre viden om modellens flydende fundaments opførsel i vandet og kommer på den måde tættere på virkelighedens flydende havmølle i fuld størrelse.
Testene er foregået i samarbejde med DHI, hvor de studerende har testet en laboratoriemodel af TetraSub-flyderen i forholdet 1:60, der var tilsluttet en model af DTU’s 10 MW vindmølle. Desuden blev nye kontrolstrategier til TetraSubmodellen testet. Eric Hofschulte og Alex Santaya forklarer: ”Resultaterne viser, at med den nye kontrolstrategi kan en hurtigere controller, dvs. kontrolenhed, anvendes til flydende vindmøller uden at udløse den pitch ustabilitet, man ofte ser, når der bruges konventionelle kontrolstrategier til flydende vindmøller.” Pitchen er hældningen på vindmøllevingerne, når vingerne drejes en smule på langs, så den flade side vender lidt skråt imod vindretningen. En regulering af pitchen er nødvendig for, at vinden kan skubbe vingerne i gang.
De studerendes tests var opdelt i fire faser: Først foretog de en kalibrering af måleudstyret, dernæst testede de fortøjningslinjerne til floatermodellen, hvorefter de udførte tests af controlleren, og til sidst testede de softwaren. Eric og Alex forklarer: ”Vores hovedfokus i afhandlingen ligger på controller-testene, hvor DTU Wind Energy Controllerens præstation blev sammenlignet med en nyudviklet moderne controller til flydende offshore vindmøller.” I testene blev TetraSub-floatermodellen udsat for forskellige påvirkninger, blandt andet regelmæssige og uregelmæssige bølger. Bagefter analyserede de studerende flyderens respons på bølgerne.
Alex og Eric afleverede deres afhandling d.4. juni og forsvarede den senere på måneden til et 12tal. Alex er nu ansat i Stiesdal Offshore Technologies og Eric i Wood Thilsted.
Foto: DHI