Betere prestaties windparken door Wind Farm Control

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.

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.