Kabler. Billeder fra DONG Energy

Nemmere at forbinde kabler mellem vindmøller

fredag 05 dec 14
|
af Ivalo-Jensen

PRISVINDER

Specialet ’Optimization of the Cable Collection Grid in Offshore Wind Farms’ blev bedømt til et 12-tal. Og i 2013 vandt Michael Lindahl og Niels-Christian Fink Bagger Dongs specialepris på 25.000 kr. Tove Feld, der er vice president for engineering i Dong Energy Wind Power fortæller om baggrunden:

”De to studerende lavede en fremragende præsentation, hvor de inddrog viden fra både universitetsverdenen og erhvervssektoren, og de formåede at forvandle en meget kompleks problemstilling til klar formidling,” siger hun.

Efterfølgende modtog specialet også Dansk Selskab for Organisationsanalyses pris for bedste Operations Research-masterspeciale.
At forbinde havvindmøller med undersøiske kabler er en kompliceret affære. Et nyudviklet værktøj gør beregningerne både nemmere og billigere.

Det er regeringens mål, at Danmark skal være blandt verdens tre mest energieffektive lande i 2020. Og i 2050 skal 100 procent af Danmarks energiforbrug stamme fra vedvarende energi. Også EU har med sit direktiv til fremme af vedvarende energi (VEdirektivet) sat ambitiøse mål, nemlig at 20 procent af EU’s samlede energiforbrug i 2020 skal stamme fra vedvarende energi. Et af midlerne til at nå disse mål er at etablere flere og større havvindmølleparker. Noget, som blandt andre Dong Energy står for, og virksomheden er ved at etablere store havvindmølleparker i for eksempel England.

Når et område er lagt ud til havvindmøllepark, og man har fundet den optimale placering til møllerne, så vindforholdene det pågældende sted kan udnyttes bedst muligt, skal møllerne forbindes indbyrdes med kilometervis af kabler – og igen forbindes til en såkaldt substation, en offshore-platform, som sender strømmen ind til land via undersøiske kabler. Kablerne kan imidlertid forbindes på et utal af måder, og der kan vælges mellem flere forskellige kabeltyper. Alt i alt er der tale om et beregningsarbejde, som Dong Energys ingeniører skal foretage på basis af en lang række faktorer.

For at optimere planlægningsprocessen indledte kabelingeniør i Dong Energy Iván Arana Aristi i foråret 2011 et samarbejde med DTU Management Engineering. Her foreslog lektor Thomas Stidsen, at opgaven med at forenkle beregningerne blev løst som et kandidatspeciale, og to kandidatstuderende (i dag er de begge erhvervs-ph.d.-studerende), Niels-Christian Fink Bagger og Michael Lindahl, sagde ja til udfordringen. Resultatet blev et værktøj, der fungerer som et tilføjelsesprogram til Excel, som ingeniørerne i Dong Energy i forvejen bruger i deres arbejde. Et resultat, som Iván Arana Aristi er yderst tilfreds med.

”Niels-Christian og Michael har udviklet et fantastisk softwareværktøj. Deres metode optimerer arbejdsprocessen og bruger så lidt kabel som muligt,” siger han.

Netanalyse-ingeniør i Dong Energy Georgios Rogdakis har ansvar for det elektriske net og for den fremtidige brug og udvikling af værktøjet. Også han er glad for værktøjet, når kablernes placering i havvindmølleparken skal fastlægges.

Sparer tid og penge

”Vi sparer rigtig meget tid med det nye værktøj. I løbet af et par timer er det muligt at finde frem til ti layout (måder hvorpå man kan placere og forbinde kablerne, red.) og samtidig beslutte, hvilket af dem der bedst kan betale sig. Tidligere tog det en hel dag at lave to-tre layout,” siger Georgios Rogdakis.

Kabelprisen er en af de faktorer, der er afgørende, når beslutningen om kablernes placering skal træffes. Der findes flere forskellige typer kabler i forskellige tykkelser og til forskellige priser. Jo tykkere kabler, jo mere kobber og derfor jo højere pris. Og omvendt jo billigere kabler, jo større risiko for strømtab undervejs ind til land.

”Det var op til os at vælge, hvilke kabler vi ville bruge, at forbinde dem i en træstruktur og herfra sørge for, at møllerne blev forbundet til substationen. Det lykkedes at lave en præcis model, som kunne løse problematikken væsentligt bedre end den metodik, Dong Energy havde brugt indtil da,” forklarer Niels-Christian Fink Bagger.

Og Michael Lindahl supplerer:

”Hvis man vælger de billigste kabler med høj modstand, mister man produceret strøm over hele vindmølleparkens levetid, som er cirka 30 år. Hvis man derimod vælger de tykkere kabler, bliver det dyrere at opføre parken, men til gengæld vil det betyde mindre strømtab og derfor større udbytte fra parken. Vi beregnede derfor den optimale størrelse af tværsnittet, dvs. kablets tykkelse, som samlet set giver den bedste investering,” forklarer han.

Kompliceret matematik

Den bagvedliggende matematiske model viste sig at være yderst kompliceret, da den kom til at bestå af næsten en milliard ligninger og 50 millioner ubekendte. Men ved hjælp af avancerede matematiske og ingeniørmæssige metodikker kunne Niels-Christian Fink Bagger og Michael Lindahl programmere en algoritme, som kunne løse modellen i et computerprogram, der kunne fungere som et tilføjelsesprogram til Excel.

Værktøjet gør det muligt at udregne konsekvensen af forskellige beslutninger tidligt i processen. Det kan f.eks. være ændring af placeringen af en platform eller ændring af den type kabler, der benyttes. Det giver Dong Energy mulighed for at træffe beslutninger tidligt i processen og på et langt mere solidt grundlag, fordi man kan undersøge flere kombinationsmuligheder, inden den endelige beslutning tages.

“Fleksibilitet er et af værktøjets væsentligste bidrag til virksomheden. Tidligere kunne brugerne ikke som udgangspunkt vide, hvilke locations eller hvilket layout der var det bedste. Med det nye værktøj kan de være sikre på, at de altid vælger det mest optimale,” forklarer Iván Arana Aristi.

Relaterede Videoer  

Vis flere