Foto: Colourbox

Viden om vind er penge værd

fredag 13 sep 13

Kontakt

Andreas Bechmann
Seniorforsker
DTU Vindenergi
46 77 59 67

WAsP og Windpro

WAsP og WindPro har eksisteret i snart 25 år. WAsP-softwaren er solgt i omkring 4.000 licenser. 

WindPro-programmet har godt 4.000 brugere over hele verden. Dette betyder, at stort set alle i vindindustrien kender til programmerne og bruger dem i større eller mindre grad. 

Siden foråret 2013 har man i de nyeste udgaver af programmerne haft direkte adgang til at bruge CFDberegninger som en mulighed for at mindske usikkerheden på beregninger i komplekst terræn. Betaling foregår per beregning.

Både vindmølleejere og investorer har brug for viden om, hvor meget strøm en mølle kan producere i sin levetid. Men det er vanskeligt at forudsige, hvor meget vinden blæser — især hvis møllerne står i komplekst terræn. Et nyt værktøj gør det nemmere at beregne, hvor meget møllen vil kunne indtjene.

Energiproduktionen fra landvindmøller – især hvis de opstilles i komplekst terræn som f.eks. på bakker eller ved skove – er svær at forudsige. DTU har udviklet et globalt anvendt værktøj, der forudsiger, hvor meget energi en vindmølle kan producere. Nu er programmet udvidet med ekstra muligheder for at regne på forholdene i det, der kaldes for komplekst terræn. I sidste ende handler det om at kunne forudsige vindmøllens produktion med så stor sikkerhed som muligt. 

Komplekst terræn kræver kompleks model 

”Vindressourcen er den vigtigste faktor, vi ser på, når vi skal afgøre, om et vindmølleprojekt bliver til noget eller ej,” forklarer Jens Madsen, der er forskningschef hos et af Europas fem største energiselskaber, Vattenfall, hvor hundredvis af potentielle vindkraftprojekter evalueres for at finde frem til de mest effektive.
I dag bruger næsten alle aktører i den globale vindbranche programmet WAsP (Wind Atlas Analysis and Application Program), som i sin tid er udviklet af forskere på DTU Vindenergi. Programmet kan med en relativt simpel metode beregne, hvor meget energi der kommer ud af at sætte en mølle op på et specifikt sted. Programmet er lavet med en række antagelser, der simplificerer beregningerne, så den enkelte bruger får mulighed for at arbejde med programmet på en almindelig pc.
”Noget af det første, man gør med et projekt, er at foretage en analyse med WAsP. På den måde får man en overordnet idé om, hvad møllerne vil kunne producere. Men vi har igennem mange år været klar over, at der i komplekst terræn med f.eks. bakker eller skove er brug for bedre modeller. Derfor har man typisk suppleret med beregninger fra det, der hedder Computational Fluid Dynamics (CFD),” uddyber Jens Madsen. 

Beregninger i ’skyen’

CFD betragtes dog som et meget tungt redskab at arbejde med: ”Programmets beregninger er så komplekse, at det kan tage op til flere uger at køre dem på en almindelig computer, hvorimod det kun tager et par timer, hvis man har en større klynge af computere,” forklarer seniorforsker og CFD-ekspert på DTU Vindenergi, Andreas Bechmann. Han har været med til at give de mange brugere af WAsP direkte adgang til de tunge CFD-beregninger på deres vindprojekter. Han uddyber:
”Tricket med at håndtere de tunge beregninger på en nem og overskuelig måde har været at lave en direkte forbindelse i programmet til en computerklynge, der står i Aalborg hos virksomheden EMD. Beregningerne laves altså ikke lokalt på egen computer, men ’oppe i skyen’. Og det er noget, som i første omgang især kommer de små og mellemstore konsulentvirksomheder til gavn, da de slipper for at købe egen computerkraft. I stedet får de mod betaling per beregning adgang til et værktøj, som vi kan se, at branchen i stigende grad efterlyser.”
DTU, EMD og Vattenfall har arbejdet sammen om at få denne løsning realiseret, og det næste skridt er at lave en udgave af softwaren, som store virksomheder som f.eks. Vattenfall kan bruge på deres egne computerklynger. EMD er en rådgivnings- og softwarevirksomhed med ekspertise inden for vindprojekter, der bl.a. har udviklet vindberegningsprogrammet WindPro. Derfor var den et oplagt sted at placere beregningsmotoren.
”WindPro laver beregninger på hele vindmølleprojekter med alt, hvad der hører sig til af miljøberegninger, støjgener, anlægningsudgifter og selvfølgelig vindressourcer. Derfor har vi allerede kontakt til mange af slutbrugerne. WAsP er så at sige vind-regnemotoren i WindPro og er en vigtig del af vores samlede beregninger på projektet. I projektet med integrationen af CFD i WAsP har vores opgave været at validere data, men det var også helt naturligt, at vi skulle tage os af infrastruktur, operatørdelen og udviklingen af forretningsplanen,” forklarer afdelingschef i EMD Morten Lybech Thøgersen. 

Udfordrende værktøj 

CFD er i sig selv en metodik, som gør det muligt at modellere alle mulige former for strømninger. Gennem, over og forbi alle typer af konstruktioner, rør og terræner.
”Forestiller man sig, at man lægger et virtuelt net ud over en bjergskråning, med alt hvad den indeholder af forhøjninger, forsænkninger og træer, kan man både bruge WAsP og CFD til at lave et estimat af, hvor meget møllerne vil producere i et forholdsvis finmasket net. CFD kan dog løse strømningsfeltet meget mere nøjagtigt, når stejlhed og kompleksitet er høj,” uddyber Morten Lybech Thøgersen.
Det betyder, at informationen om, hvor meget energi der er i vinden på et helt specifikt sted, bliver mere sikker. I det komplekse terræn kan der nemlig være store forskelle på, om møllen sættes nogle få meter til højre eller venstre. CFD-modellen har dog med sine mange muligheder også bagsider. For nettet kan, som Andreas Bechmann forklarer, så og sige trækkes i mange retninger, og det gør det til et udfordrende værktøj, da det faktisk bliver den enkelte CFD-ekspert eller konsulent, som påvirker resultaterne.
”Derfor har vi i vores version låst alle parametre fast i den tilgængelige CFD-beregning. Parametre, som er specifikke for vindmøller i komplekst terræn. Vi har her på DTU arbejdet med CFD og vind i mange år og har så at sige lagt al denne viden ind i systemet, så de resultater, der kommer ud, i højere grad kan sammenlignes, og ikke i samme grad er påvirket af den enkelte CFD-ekspert og de indstillinger, han eller hun bruger,” uddyber han. 

Pålidelige beregninger

"Med pålidelige ressourceberegninger kan vi sikre os, at det er de rigtige projekter, der bliver til virkelighed, og at de kan finansieres nemmere og biligere."
Jens Madsen, forskningschef, Vattenfall

I sidste ende handler det om kroner og øre. Jo lavere usikkerheden er for banker og investorer, dvs. hvor sikkert det er, at man får overskud på sin investering, jo lavere vil risikopræmien på udlånsrenten være.
”En vindmøllepark har i dag en forventet levetid på ca. 20 år, og det er som regel først i den sidste halvdel af levetiden, at indtjeningen fra den producerede strøm overstiger den oprindelige investering. Der er mange omkostninger, når man sætter møller op, og de investeringer skal hentes hjem igen. Med pålidelige ressourceberegninger kan man sikre sig, at de rigtige projekter bliver til virkelighed, samt at disse kan finansieres nemmere og billigere,” forklarer Jens Madsen fra Vattenfall.
Styrken ved at integrere CFD i programmer som WAsP og WindPro er ifølge Jens Madsen, at det kommer ind i et værktøj, som mange allerede arbejder med i dag. Hvor man før var nødt til at have eksperter, der kunne håndtere CFD-værktøjer, gør man nu disse langt mere bredt anvendelige.

Relaterede Videoer  

Vis flere