Wind gezien door de ogen van een windturbine ontwerper Wim Bierbooms Winddag KNMI, 28-11-2014

> 35 jaar ± 25 FTE ± 40 PhD

Wind Energy group Aerospace Engineering Profielen voor windturbine bladen

Windturbines Voorbeeld: Vestas V90 Vermogen: P=3 MW Rotordiameter: D=90 m Ashoogte: H=80 m D H

LM 60m blad (2004)

Aerodynamica 1 Blad wordt opgedeeld in verschillende bladelementen Elk bladelement voelt een andere rotatie snelheid profiel

Aerodynamica 2 U ≈ 2/3 U (afremming wind door windturbine) Aerodynamische krachten: evenredig met Vres2 afhankelijk van  en van profiel Kunnen dus bepaald worden zodra de snelheden bekend zijn

Benodigd windveld windschering en turbulentie u, v en w 10-min. lang; t≈0.1 s ~ 20*20 punten 4 m/s ≤ U ≤ 25 m/s representatief voor 20 jaar niet beschikbaar -> synthetische windvelden

 Synthetisch windveld 1 1 punts simulatie: sommatie van (co)sinussen: ak, bk : Fourier coeff. normaal verdeeld: N(0,S) K: 8192 (macht van 2; FFT) Aanname: u is normaal verdeeld Spectrum S: von Karman, Kaimal, Mann Time  Wind speed  

Synthetisch windveld 2 Ruimtelijk (in het rotorvlak) voor elke tijdstap Wind speed  Wind speed  Time 

Belastingsberekening 1 Vermoeiing U=4, 6, 8, …, 24 m/s per U: 10-min. turbulentie (liefst een paar keer) met ontwerppakket (Bladed, Flex, HawC, Fast ….) windturbine doorrekenen Rainflow counting / Miner sommatie

Belastingsberekening 2 Time  Wind speed  Extremen (50 jaar) Eenmalig met specifieke vlaag (dezelfde snelheid voor de gehele rotor) of Vele 10-min. simulaties (net als voor vermoeiing) en daarna extrapolatie (extreme value analysis) Exceedance probability Q  100 load maxima Load 

Alternatief voor 50 jaars extreem Uitgangspunt: 50 jaars extreem wordt bepaald door een paar extreme vlagen; simuleer alleen die vlagen! Stel de bepalende wind vlagen zijn vlagen met een snelheidsprong U in t sec. Vertaal deze voorwaarden naar voorwaarden voor de Fourier coeff. N.B.: een volgende simulatie levert een andere vlaag niet te onderscheiden van vlagen geselecteerd uit een lange wind tijdreeks  Wind speed  Time  13

Vergelijkingen Data assimilation (4D-Var); optimal interpolation: Constrained stochastic simulation of wind gusts:

Opbrengstberekening U Benodigd: verdeling windsnelheid (10-min. gemiddelde) op ashoogte Weibull Wind Atlas Method / Measure Correlate Predict Lopend onderzoek: turbulentie en windschering meenemen

Influence of wind conditions on wind turbine loads and measurements of turbulence using lidars PhD 2012 Meting van turbulentie nog niet mogelijk met lidars in verband met middeling over een volume Ameya Sathe

Far Shore Wind Climate Modelling Windshear en turbulentie voor gehele grenslaag als functie van stabiliteit (u*, L geschat met metingen tot 30 m) Invloed op belasting en opbrengst Maarten Holtslag

Modeling of extreme wind conditions at higher atmospheres Ruimtelijke vlagen vlaagvorm hoe vaak komt vlaag voor René Bos

LIDAR measurements for wind turbine applications Lidarmeting voor turbine te gebruiken voor regeling hoe verandert de vlaag? Ashim Giyanani

Excellence in Uncertainty Reduction of Offshore wind Systems (EUROS) STW perspectief

Meer informatie http://duwind.tudelft.nl http://www.lr.tudelft.nl/windenergy Proefschriften: http://www.library.tudelft.nl/en/collections/tu-delft-repository Afstudeerverslagen: http://www.lr.tudelft.nl/en/organisation/departments/aerodynamics-wind-energy-flight-performance-and-propulsion/wind-energy/education/master-projects/finished-master-projects/