Østerild og Høvsøre samt andre nye initiativer på Risø DTU. Peter Hjuler Jensen Afdelingen for Vindenergi 1 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

Transkript

1 Østerild og Høvsøre samt andre nye initiativer på Risø DTU Peter Hjuler Jensen Afdelingen for Vindenergi Risø DTU Danmarks Tekniske Universitet 1 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

2 Undertekst til overskrift i program: Præsentation af eksisterende og nye afprøvningsfaciliteter på Risø DTU, vindmøller og komponenter herunder Østerild Behov for nye faciliteter til afprøvning af vindmøller og komponenter Kan Danmark fastholde den stærke position på området? 2 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

3 Disposition 1.Indledning 2. Status globalt 3. Eksisterende prøvefaciliteter 4. Nye prøvefaciliteter 5. Hvad skal der til for at fastholde Danmarks konkurrencesituation. 3 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

4 Technology development 1980 did start with competition 4 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

5 A temporary winner 5 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

6 Wind Turbine size developme 6 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

7 Size of Offshore Wind Farms > 100 MW 7 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

8 MW per year Cumulative MW 40,000 Installed Wind Power in the World - Annual and Cumulative - 160,000 35, ,000 30, ,000 25, ,000 20,000 80,000 15,000 60,000 10,000 40,000 5,000 20, Source: BTM Consult ApS - March 2010 Year 8 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

9 Global status - continents 80,000 Global Wind Power Status Cumulative MW by end of 2003, 2006 & ,000 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0 Europe USA Asia Rest of World Source: BTM Consult ApS - March (40,301 MW) 2006 (74,306 MW) 2009 (160,084 MW) 9 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

10 Highlights of wind power development in 2009 Record installation of 38 GW and US$75 billion in spite of the financial crisis. Strong presence of three Chinese wind turbine suppliers in the Top 10 list. China became the No. 1 market per country globally, with GW new capacity. Offshore on track for increased contribution to wind power in Europe. Technology: three turbines with a rating of 5 MW or more are in the marked Technology: direct drive turbines now account for 14% of the world's supply of wind power capacity. Wind power will deliver at least 1.6% of the world's electricity consumption in Doubling capacity every three year the last 25 years 10 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

11 UpWind opskalering til 20 MW 11 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

12 Classical scaling rules Example Formula Size dependency 1 Rotor radius R R 2 Rotational Speed ω rotor 1/R 3 (aero) Forces F aero R 2 4 (aero) Moments M aero R 3 5 Weights Mass R 3 6 Energy Yield R 2 12 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

13 levelised cost Result from modeling with UpWind cost functions 140% 120% 100% O&M: retrofit O&M; spare parts O&M; equip 80% 60% 40% 20% 0% 5 MW 10 MW 20 MW 1,00 1,41 2,00 scale O&M; crews Installation; electric infrastructure, transmission Installation; electric infrastructure, collection Installation; wind turbine including foundation Hardware; electric infrastructure Hardware; tower and foundation Hardware; rotor nacelle assembly 13 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

14 Blade Mass (tn) Economical viability of 20MW W/Ts Case study: Blades technology evolution with size Technology Evolution with Blade Size Rotor Radius (m) Gl-P HLU Gl-P RI Gl-Ep RI Gl-Ep Prep Gl-C Hybrid 1 Gl-C Hybrid 2 New Tech 1 New Tech 2 New Tech 3 REFERENCE Ep P RI P HLU Hybrid 14 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

15 15 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet UpWind teknologispring Større viden om vind i vindmølle parker - optimering ved bedre placering samt styring og regulering Vindmøllevinger mere effektiv aerodynamik og flaps ol. mere effektiv styrkedesign af vingerne i flere dele giver transportmuligheder Drivetrain gearløse vindmøller og bedre designgrundlag for drivetrain Styring og regulering - den enkelte mølle, offshore og parker Sensorer Lidar, fibre i vinger mm. Tilstandsovervågning - optimering af levetid og drift og vedligeholdelse Offshore design af struktur/tårn og fundamenter samt drift og vedligeholdelse Mere effektiv nettilsutning

16 Eksisterende afprøvningsfaciliteter på Risø DTU 16 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

17 Risøs meteorologimast 123 meter høj Landets højeste elevator er ude af drift Risø: I 54 år har den knejset, masten på Risø, men de næste måneder vil den ikke være at se på sin vante plads ved siden af reaktorbygningen ude på halvøen. Det skriver DAGBLADET Roskilde. Stykke for stykke bliver den pillet ned i denne weekend for at blive renoveret. Det øverste fag af masten blev pillet ned fredag formiddag, og inden det bliver mandag, skulle den sidste del efter planen være lagt ned, hvorefter de mange ton jern bliver renoveret og stablet op igen, næsten som den var. 17 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

18 Askov forsøgscenter 18 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

19 The Test Station for Small Wind Turbines Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

20 Mange forsøgsopstillinger 20 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

21 Forskningsprojekt: Risø DTU, LM - glasfiber, Siemens, Vestas, DONG Energy) Pressure and inflow measurements on the NM80 turbine in the Tjaereborg wind farm high frequency inflow sensors five hole pitot tubes 21 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

22 Test Station for Large Wind Turbines at Høvsøre Coastal, flat terrain 5 test positions Max. 10 MW Max. height 165 m

23 Vingeafprøvning på Risø Statisk afprøvning En bekymret vindmølledesigner 23 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

24 Sommetider gik det godt Rio Ordell 24 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

25 Afprøvning hos Alternegy 25 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

26 Sparkær 26 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

27 Small test specimens Test and FEM-simulation of blades for design More focus on substructures and more complex load cases Full-scale test Shear fractures High shear strain Large sub component Faile d Large size specimens 27 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

28 28 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

29 Drivetrain afprøvning: USA, England, Spanien, Tyskland Danmark: Lorc og Risø DTU 29 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

30 (1) Den vilde vision: Fuld skala on og offshore måling af vindhastighed og turbulens I rækker, wakes og den frie wind (Horns rev) 30 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

31 The RI WINDSCANNER methodology is based on 3-dimensional scanning with wind lidars to determine the instantaneous turbulence fields: Since 2005 wind lidar technology has enabled replacement of tall (>100m) met masts 31 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

32 WindScanner.dk From new Wind Lidar Technology towards new Wind Energy Research Infrastructures : SpinnerEX 2009 WindScanner. dk Current Status EU ESFRI Road Map MusketeerEX 2007/ ? First CW Wind lidar 2004 RI focus Scientific focus Technical focus 32 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

33 Scope for further wind LIDAR integration: Rotor Plane Upwind Blade integrated lidar Spinner integrated lidar 33 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

34 34 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

35 Our Aim: To measure 3-D wind fields in 2-D planes 35 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

36 HAWC2: Numerical platform for time simulation studies of complex wind turbine loading. 36 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

37 Østerild og Høvsøre 37 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

38 Kan Danmark fastholde den stærke position på området? 1. Udgangspunkt - Glimrende med stærk industri og forskning 2. Rammevilkår Danmark prøve at udvikle dem. 3. Produktionsarbejdspladser flytter ud 4. Forskning og udvikling flytter og kan flytte ind 5. Udfordring: 1. Få både forskning, udvikling og produktionsarbejdspladser til at udvikle sig i konkurrencedygtigt i Danmark 2. Tiltrække produktion til Danmark 6. Siden 1970-erne har truslen været lavtlønsområder var det først Japan og så Korea, nu Kina der overtager vores arbejdspladser. 38 Risø DTU, Danmarks Tekniske Universitet

39 Energy for the future