Faglig innhold

Målet med kurset er å gi et balansert og bred introduksjon til havvindenergi, med fokus på design av vindturbiner. Kurset vil behandle både klassisk material og aktuell forskningslitteratur:
historie av vindenergi, vindressurser og karakteristikk av vindfeltet, turbulens, vindspektra og romlig koherens, impulslov og Betz grense for vindmaskiner, ulike konsepter av vindkraftmaskiner, laster og lastfeller, konstruksjonsdynamikk, vibrasjoner og design (av blad, tårn, og fundament), bølgekrefter, installasjonsaspektene, kontroll og styring av vindkraftverk, økonomiske aspekter og kostmodeller, software og simuleringsverktøy.
Emnet foreleses hvert år, med forbehold om minimum 3 deltakere.

Læringsutbytte

Hensikten med kurset er å gi kandidaten en innføring i spørsmål knyttet til design, beregning, bygging og drift av moderne vindturbiner.

Kunnskaper:
Kandidaten skal ha kunnskap om:
- Historien om vindenergi
- Vindressursen: Potensial og egenskaper
- Spektralmodeller av turbulent vind og irregulære bølger
- Aerodynamiske beregninger vha Blad-Element-Momentum teori
- Betz grensen
- Optimal rotordesign
- Wake modeller
- Bølgelastberegninger vha Morison formel
- Gjeldende design standarder og praksis
- Tilgjengelig simulering koder og verktøy
- Hvordan variabel hastighet pitch-kontroll fungerer
- Hva slags konsepter for bærende konstruksjoner finnes
- Aktuelle utfordringer mht drift, vedlikehold og installasjon;

Ferdigheter:
Kandidaten skal kunne:
- Beregne teoretisk effekt av offshore vindturbiner
- Utføre enkle beregninger
- Simulere tidsserier for turbulent vind og irregulære bølger
- Utføre simuleringer av offshore vindturbiner med spesialisert programvare;

Generell kompetanse:
Kandidaten har:
- Generell kjennskap til offshore vindenergimarkedet og tilgjengelige teknologiske løsninger
- En overordnet forståelse for kompleksiteten av en offshore vindturbin
- Praktisk erfaring med offshore vindturbin simulering
- Et grunnlag for videre arbeid eller forskning relatert til offshore vindenergi

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger og øvinger. Forelesninger vil bli holdt i form av et seminar. Studentene skal forberede seg ved å leser kapitler og/eller artikler, som vil bli diskutert i gruppen. Hver deltaker skal presentere et tema og moderere diskusjon i èn uke. Øvingene skal gi erfaring i vindturbin simuleringsverktøy, og innenfor relevante analyse metoder, gjennom bruk av enkle MATLAB scripts. Muntlig eksamen, og i tilleg ta hver student et valg for èn liten forskningsprosjekt og må levere et rapport på slutten av semester.

Obligatoriske aktiviteter

• Presentasjon

Anbefalte forkunnskaper

MATLAB og/eller kunnskap om programmering.

Forkunnskapskrav

Elementære kunnskaper i fluidmekanikk, fasthetslære, dynamikk og statistikk.

Kursmateriell

J.F. Manwell, J.G. McGowan, A.L. Rogers: Wind energy explained (tilgjengelig i elektronisk form)
Ekstra materialer:
T. Burton, N. Jenkins, D. Sharpe, E. Bossanyi: Wind energy handbook (tilgjengelig i elektronisk form)
Et antall forskningspublikasjoner og artikler skal også behandles.