Vindkraft: ska skogen avverkas framför ett kraftverk?
Title: Vindkraft: ska skogen avverkas framför ett kraftverk?
SNIC Project: SNIC 2020/5-399
Project Type: SNIC Medium Compute
Principal Investigator: Lars Davidson <lada@chalmers.se>
Affiliation: Chalmers tekniska högskola
Duration: 2020-07-30 – 2021-03-01
Classification: 20304
Homepage: http://www.tfd.chalmers.se/~lada/
Keywords:

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 det kommeriella beräkningsverktyg STAR-CCM+. 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. 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 Vind-El-programmet (Energimyndigheten). Projektet är ett samarbete med mellan Chalmers, Meventus, Vestas och Stena Renewables. I juni 2018 presenterade Johanna sin licentiatavhandling [3} och hon har presenterat sitt arbete i konferensartiklar [1,2].. I maj/juni submittade vi en tidsskriftartikel och en konferensar Johanna Matsfelt, Lars Davidson, Large Eddy Simulation: a study of clearings in forest and their effect on wind turbines Wind Energy, revised manuscript submitted May 2020 Johanna Matsfelt, Lars Davidson, Kyle Brennan, Influence of complex terrain on a flow above a forest with clearing Torque 2020, revised manuscript submitted June 2020 Referenser Johanna Matsfelt and Lars, Davidson (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. Johanna Matsfelt and Lars Davidson (2018) Large-eddy simulation study of effects of clearing in forest on wind turbines, 6th Symposium on OpenFOAM in Wind Energy, June 13th-14th, 2018, Visby, Sweden JJohanna Matsfelt and Lars Davidson (2019) Large Eddy Simulation: a study of clearings in forest and their effect on wind turbines, Wind Energy (submiitted)