Kalibrering af pålidelighed og sikkerhed for vindmøller

Transkript

1 Kalbrerng af påldelghed og skkerhed for vndmøller John Dalsgaard Sørensen Aalborg Unverstet Nels Jacob Tarp-Johansen Rsø

2 2 Introdukton Offshore vndmøller på 5-(-2) MW kan forventes produceres løbet af få år. Offshore vndmøller: sandsynlgheden for tab af menneskelv er llle ved kollaps af konstrukton skkerhedsnveauet kan vurderes / fastlægges på bass af kost-optmal optmerng. Rsko- / skkerheds-baseret optmerng af konstrukton og skkerhedsnveau.

3 3 Svgt former Udmattelse af vnger, nav og tårn Lokal bulng af tårn (stabltetssvgt) Svgt af funderng

4 4 Rsko- / skkerheds-baseret optmerng af vndmøller Systematsk genopbygnng tlfælde af svgt Ingen genopbygnng tlfælde af svgt kontrol system vrker Ingen genopbygnng tlfælde af svgt svgt af kontrol system Inspekton / vedlgehold medtages

5 5 Systematsk genopbygnng Én vndmølle Desgn varabler: (,..., N ) Opførelses kost: I ( ) Svgt kost: Indtægt pr. år: b Real rente: r Svgt hændelser: osson proces med ntenstet: Sandsynlghed for svgt: ( ) λ

6 6 Systematsk genopbygnng (fortsat) Optmal desgn (Rackwt, 2 & JSS): ( ) ( ) ( ) ( ) max ) (,...,, s.t. ) ( max u l I I N r r b W λ λ

7 7 Ingen genopbygnng tlfælde af svgt Kontrol System vrker Generalserng: nkludere effekt af svgt af kontrolsystem og hele vndmølleparker ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) max,,...,, s.t.,, ) ( max u l T I T N r r b W L L

8 8 Inspekton & vedlgehold Udnytte metoder tl rsko-baseret planlægnng fra nspekton og vedlgehold fra offshore platforme mn e s.t. Total ( t) ( e) ( e) ( e) ( e) Inspekton max Vedlgehold t,2,..., T Svgt Levetd

9 9 Eksempel Offshore vndmølle med crkulær fundament Svgtformer: Lokal bulng af tårn Svgt af fundament med s- og vndlast Desgn varabler: Tårn dameter D og tykkelse t Radus af fundament R

10 Eksempel : stokastsk model

11 Eksempel : kost modeller Opførelses kost: I foundaton turbne others 6 R R 6 Dt A 3 Svgt kost: 36 Indtægter pr. år: b 8 Real rente: r.5

12 2 Eksempel : Resultater med systematsk genopbygnng Optmal svgtsandsynlghed: / år

13 3 Eksempel : Resultater uden systematsk genopbygnng Optmal svgtsandsynlghed: / år

14 4 Eksempel 2 offshore vndmølle med monople funderng 2 MW offshore ptch kontrolleret vndmølle Tårn højde h 63 m Tårn dameter vokser lneært: D (bund) tl D T (top) Tårn tykkelse: t top sekton, t 2 mdterste sekton og t 3 nederste sekton. Dameter og tykkelse af monople: D og t

15 5 Eksempel 2: svgt former lydnng tværsnt Lokal nstabltet Udmattelse

16 6 Eksempel 2: Systematsk genopbygnng rekvens begrænsnng: ( ) ( ) ( ) ( ) L u l I I N r r b W ω ω λ λ ) ( ) (,...,, s.t. ) ( max max - s H 2 π ω

17 7 Eksempel 2: Kost modeller Opførsels kost: V 3 V turbne mono tower I,foundaton,tower I,blades I,powertran I,others 2 2V mono, 4 4V tower, I V mono 3 V tower 6 2 2V mono, V tower, turbne Svgt kost: Indtægter: b 36 8

18 8 Eksempel 2: Resultater Optmal svgtsandsynlghed: / år

19 9 Inspekton og vedlgehold Genersk nspektonsplanlægnng for udmattelse: Rsko baseret nspektonsplanlægnng er meget beregnngstung og kan kke udføres for alle detaljer separat Beregnnger kan udføres med en genersk repræsentaton af forskellge typer af detaljer Et bblotek af nspektons planer produceres or en specfk detalje kan en nspektonsplan fndes vha. bbloteket svarende tl repræsentatve parametre for detaljen

20 2 Genersk nspektonsplanlægnng Generske nspektonsplaner fndes ved at bestemmes optmale nspektonsplaner for detaljer, der dækker et bredt spektrum af forskellge - SN kurver - Udmattelseslevetd ft. levetd (Dere) - Godstykkelse - orhold mellem bøjnngs og membran spændnger - Uskkerhed på udmattelseslast - Uskkerhed på bestemmelse af spændnger (S)

21 2 Genersk nspektonsplanlægnng Eksempel: roject test - danwea Date: repared by: hecked by: Approved by: JDS Inspecton plans accordng to the user-defned thresholds: Index Inspectons Year A X X B D X X X E X X X X X X X G X X X X H X X X X

22 22 Sammenfatnng Skkerheds-baseret optmerng af offshore vndmøller: orskellge genopbygnngs strateger Medtagelse af svgt af kontrol system Inspektons- og vedlgeholdelsesplanlægnng Illustratve eksempler: Optmal skkerhedsnveau: svgtsandsynlghed / år remtdg forsknng: orbedrede modeller for svgt kontrol system - rskoanalyse Bedre modeller for park effekter offshore vndmølleparker Optmal, rskobaseret nspektons- og vedlgeholdelsesplanlægnng kombneret med nformatoner fra løbende overvågnng