Vindkraft: ska skogen avverkas framför ett kraftverk?

Dnr:

SNIC 2017/1-276

Type:

SNAC Medium

Principal Investigator:

Lars Davidson

Affiliation:

Chalmers tekniska högskola

Start Date:

2017-07-01

End Date:

2018-07-01

Primary Classification:

20304: Energiteknik

Webpage:

Allocation

Abstract

Frågeställningen är hur gläntor och utglesad skog påverkar krafter (dvs. utmattning och underhåll) och energiproduktion för vindkraftverk. I vårt forskningsprojekt om vindkraft i skog och gläntor studerar om det är lönsamt att göra uthuggningar framför vindkraftverket. Tanken är att turbulensen framför vindkraftverket ska reduceras vilket minskar de utmattande, fluktuerande krafterna (pga. minskad turbulens) på vindkraftverket. Samtidigt ökar medelhastigheten nära marken vilket kan ge ökad energiproduktion. Doktoranden på Chalmers, Johanna Matsfelt, gör avancerade CFD-simuleringar (CFD=Computational Fluid Dynamics) som kallas LES (Large Eddy Simulations). Vi använder ett beräkningsverktyg som heter OpenFOAM som är en öppen källtod (dvs. det är gratis och alla har tillgång till programmet). Beräkningarna kommer att valideras mot LIDAR-mätningar som görs av Meventus. Mätningar utförs vid en Stena Renewables' vindkraftsparker. Man gör mätningar i två riktningar: i en riktning finns en sjö, i andra riktningen finns skog med skogsgläntor. LES-beräkningar görs av strömningen kring vindkraftverket. LES-beräkningarna kopplas till ett program som heter FAST och som gör strukturberäkningar och energiproduktionsberäknngar. FAST är också öppen källkod (dvs. gratis) och det utvecklas av NERL (National Energy Renewables Lab, USA). Med FAST kan vi alltså uppskatta utmattningslaster och energiproduktion. Vi kommer att validera våra lastberäkningar med mätningar från vindkraftverket (s.k. SCADA-data). Parameter-studier kommer att utföras med LES och FAST för att undersöka effekten av gläntors utforming: längd, bredd, kan skogen utglesas i stället för att hugga ner den etc. Eftersom båda våra beräkningsverktyg (OpenFOAM och FAST) är öppen källkod, kan vi -- om det finns intresse -- att bistå svensk industri och andra svenska universitet att använda dessa beräkningsverktyg. Beräkningar har gjorts vid ett vindkraftsverk i Ryningsnäs där det finns omfattande mätningar. (Matsfelt and Davidson 2017). OpenFOAM och FAST har använts och två vindkraftverk ingår i simuleringarna där ett av dem ligger vid en glänta. Nästa steg är att inkludera effekten av terrängen. Projektet finansieras av SWPTC (Swedish Wind Power Technolgy Center) och är ett samarbete mellan Chalmers, Meventus och Stena Renewables. Referenser Matsfelt, J., Davidson,L. (2017) Large-eddy simulation study of effects of clearing in forest on wind turbines, 1st Wind Energy Science Conference 2017 – WESC-2017, Lyngby, June 26-29, 2017.