Vindkraft og turbulens

Kupert og bratt terreng gir turbulent vind. Økt turbulens gir redusert energi tilgjengelig for utnyttelse, samtidig som det øker belastningen på vindturbinen. For å forutsi hvor det blåser bra og dårlig, er det derfor viktig med detaljerte strømningsmodeller som tar hensyn til turbulensen. I doktorarbeidet sitt ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet NTNU har cand.scient. Ove Undheim (29) fra Vigrestad i Rogaland forbedret en strømningsmodell som kan brukes til nøyaktig og detaljert beskrivelse av vindforholdene i komplekst terreng.

Vindforholdene i typisk norsk terreng
Energimeldingen (St. meld. 29, 1998-99) angir som mål at 3TWh skal produseres fra vindkraft innen 2010. Med dette som bakgrunn ble det startet et samarbeidsprosjekt mellom NTNU, Institutt for energiteknikk (IFE) og Sintef for å videreutvikle norsk vindkraftteknologi. Et av delmålene var å få bedre kjennskap til vindforholdene i typisk norsk terreng. Dette vil bidra til optimal lokalisering av vindparker og optimal plassering av turbinene innenfor parkområdet.

Forutsier kompliserte strømninger
Undheim har videreutviklet og utprøvd strømningsløseren 3DWind. 3DWind er utviklet for å beregne vindforholdene i komplekst terreng, og løser de ikke-lineære, tidsmidlede strømningsligningene med endelig volum-metoden. Denne løseren er blant annet utvidet med en avansert turbulensmodell. Simuleringer fra en ås i Skottland, der det foreligger detaljerte måleresultater, viser at modellen har evne til å forutsi kompliserte strømninger detaljert og nøyaktig. Arbeidet innbefatter også en detaljert evaluering av vindforholdene på Eldsfjellet på Hitra. Denne evalueringen ble utført for Stakraft før de i 2003-2004 bygget en vindpark med 55MW installert kapasitet i området.

Avhandlingen
Avhandlingen har tittelen «The non-linear microscale flow solver 3DWind - Developments and validation / Den ikke-lineære mikroskala strømningsløseren 3DWind - Videreutvikling og validering». Arbeidet er utført både ved Institutt for Energi- og prosessteknikk, NTNU, og ved Institutt for energiteknikk på Kjeller, med professor Helge I. Andersson, NTNU, som hovedveileder. Dr.scient. Erik Berge, Kjeller vindteknikk, og dr.ing. Andreas Knauer, Institutt for energiteknikk, har vært medveiledere. Arbeidet er finansiert av Norges forskningsråd og Statkraft SF.

Ove Undheim er cand.scient. (1999) fra Norges Landbrukshøgskole (NLH), det nåværende Universitet for miljø- og biovitenskap. Etter disputasen fortsetter han som forsker ved Institutt for energiteknikk på Kjeller.

Disputasen for graden dr.ing. vil finne sted 17. juni.