Et bud på fremtidens vindkraft - med vægt på landbaseret vind

Transkript

1 Et bud på fremtidens vindkraft - med vægt på landbaseret vind Niels-Erik Clausen, Risø DTU,

2 Agenda Introduktion til Risø DTU vind energi forskning Hvorfor skal vindmøller være så store? Hvor store bliver de? Hvor tæt kan de stå på land? Drivkræfter og udfordringer for vind energi Nogle visioner 2 Risø DTU

3 Danmarks Tekniske Universitet DTU DTU har ca ansatte, mere end forskere, hvoraf ca. 750 er ph.d.-studerende. Universitetet har bachelor- og masterstuderende. Den årlige omsætning er 3.2 mia DKK. 3 Risø DTU

4 Risø DTU Wind Energy Division Research areas Atmospheric physics Aeroelastic design i.e. aerodynamics + structural design Wind turbines, certification and design guidelines Wind power meteorology, resource estimation Prediction of wind farm production hours ahead Electrical design and control Integration of wind turbines in large as well as isolated grids Wind turbine diagnostics and testing Blade testing Staff: 130 Annual Turnover: 100 mio DKK 4 Risø DTU

5 Vindressourcer og vindatlas 5 Risø DTU Det Europæiske vindatlas 1989

6 WAsP the Wind Atlas Analysis and Application Program Introduced in 1987 Now (2008) 9 th edition licensed users in 100+ countries 98 certified users 60+ WAsP courses The de-facto industry standard of wind resource assessment - fra vindmåling til årsproduktion til finansiering 6 Risø DTU

7 Aero-elastic R&D program Aero-elastic simulation of dynamic wind turbine response HawC 2 Flex5 Modal - and stability analysis HawCStab Optimization, design of profiles and rotor blades Design of dedicated wind turbine profiles using optimization and advanced aerodynamics 7 Risø DTU

8 SYSLAB Distributed Energy System Laboratory High penetration wind power systems Intelligence/ Communication Embedded, distributed control Self-organising distributed control Flexibility FlexHouse, Demand response Vanadium battery Hybrid/Electric car 8 Risø DTU

9 Den nationale teststation for store vindmøller Fladt terræn nær havet 5 test positioner Max. 10 MW Max. højde 165 m Teststationen ved Risø

10 M.Sc. in Wind Energy at DTU 2-years M.Sc. Eng. programme 20 students per year Both Danish and foreign students All courses give are given in English Two specilisations: Mechanical / aeroelasticity or electrical Mandatory courses Wind Turbine Technology and Aerodynamics Wind Turbine Aeroelasticity Final project (last semester) Typically in collaboration with industry or other research institutions Elective courses Planning and development of wind farms Aerodynamics and fluid mechanics Structural mechanics Construction and materials Power electronics and grid connection Control and regulation Prognostics and optimization Measurements techniques in wind.. 10 Risø DTU

11 Agenda Introduktion til Risø DTU vind energi forskning Hvorfor skal vindmøller være så store? Hvor store bliver de? Hvor tæt kan de stå på land? Drivkræfter og udfordringer for vind energi Nogle visioner 11 Risø DTU

12 cent/kwh Væksten i vindmøllestørrelser cent/kwh Airbus A380 wing span 80m Year 12 Risø DTU

13 Bliver vindmøllerne større? Indtil nu exponential vækst Fra 22 kw til 2.3 MW på 25 år Fordobling på 4 år Er der et plateau ved 5-10 MW? 3.6 MW vindmølle har 107 m diameter Boeing 747 er 64 m Boing Risø DTU

14 UpWind projektet Integreret vindmølle design proces (Integrated Wind Turbine design) Integreret projekt under EU s 6. rammeprogram 40 partnere plus 3 nye fra lande udenfor EU Budget 23 mil. Euro (ca. 175 mil. DKK) EU støtte 14.3 mil. Euro (ca.110 mil. DKK) Manpower 35 mandår/år Varighed 5 år Koordinator Risø DTU vindenergiafdeling Største vind energi forskningsprojekt i Europa 14 Risø DTU

15 Hvor tæt kan møllerne stå? Vi har ca MW på 43,000 km 2 i Danmark MW/km 2 Den gennemsnitlige vindmølle på land er ca 550 kw 0.22 vindmølle/km 2 svarer til ca 0.12 MW/km 2 10 kommuner har en vindmølletæthed = 2 x landsgennemsnittet 15 Risø DTU Reference: Energi og Miljødata (EMD) 1 kvartal 2008

16 Drivkræfter for vind Klima ændringer (CO 2 ) Forsyningssikkerhed (diversifikation) Arbejdspladser Export Udviklingslande: +Adgang til elektricitet Udfordringer Netudbygning og integration Planlægning for vind 16 Risø DTU

17 IEA World Energy Outlook 2007 IEA referencescenarie 17 Risø DTU

18 Intro risø DTU 18 Risø DTU

19 Visioner 19 Risø DTU

20 Vision Supergrid The Supergrid is a HV sub sea transmission network It could ultimately cover the Baltic Sea, North Sea, Irish Sea, English Channel, the Bay of Biscay and the Mediterranean. The Supergrid treats wind as a continental energy resource and enables EU member states to share in this enormous energy source, to their mutual advantage. 1. step is 10 GW offshore wind (Airtricity, Ireland 2001) 20 Risø DTU

21 Vision for Europe: 100% electricity produced from wind Annual consumption EU + Norway 2100 TWh (1997) High efficiency transmission lines (HVDC) in place European reanalysis dataset for wind used as basis For Europe 150 GW wind is assumed and 400 TWh production (end 2007: 57 GW) Three additional regions considered: Northern Russia and Siberia Kazakhstan Morocco and Mauritania Reference: Gregor Czisch & Bernhard Ernst, ISET, High wind power penetration by the systematic use of smoothing effects within the huge catchments areas shown in a European example 21 Risø DTU

22 Geographical areas a E b c+d 1/3 E + 1/6a + 1/6 b + 1/6 c + 1/6 d EU and Norway seasonal pattern 22 Risø DTU

23 Vision for Danmark Danmarks vindmølleforening 50% af Danmarks elforbrug produceres fra vind i vindmøller på land 600 vindmøller offshore I alt 1400 vindmøller i dag har vi Risø DTU

24 RISØ DTU Vindenergiafdeling bidrager.. Det danske certificeringssystem for vindmøller WAsP med 2400 licenstagere i 100+ lande Avancerede aeroelastiske værktøjer Værktøjer til elektrisk design og integration af vindmøller Isoleret net til forskning i integration (SYSLAB) Akkrediterede målinger på vindmøller Prøvestationen for store vindmøller (Høvsøre) Konsulentopgaver i mere end 50 lande Uddannelse af civilingeniører med speciale i vindenergi Uddannelse af forskere (PhD) inden for vindenergi 24 Risø DTU

25 Tak for opmærksomheden Tid til spørgsmål og kommentarer 25 Risø DTU