| dc.description.abstract | De siste årene har vindkraft til havs hatt en stor utvikling. Havarealene som er tilgjengelig for bunnfaste havvindturbiner er begrenset på grunn av dybde begrensingene. Derfor har flytende vindturbiner et potensial til å øke havområdet som er mulig tilgjengelig for havvind. Imidlertid så har de høye kostnadene fortsatt vært en av hovedutfordringene for havvindindustrien. Ved å øke størrelsen på de flytende vindturbinene, er det mulig å redusere kostnaden per MWh
Modellen som er brukt i dette prosjektet er den 12MW store halvt-nedsenkbare WINDMOOR havvindturbinen, som er en del av det 4-årige kompetansebygging-prosjektet. Hovedmålet med forskningsprosjektet er å øke forståelsen av belastningene som styrer fortøyningssystem-designet til den flytende havvindturbinen. Forskningsprosjekter er finansiert av Norges forskningsråd og industripartnere.
I denne oppgaven vil det bli utført en enkel statisk, eigenvalue og dynamisk analyse av det flytende vindturbinsystemet ved hjelp av den integrerte SIMO-RIFLEX koden. Ved å utføre denne analysen vil en grunnleggende forståelse av hvordan systemet reagerer på miljøbelastningene, som for eksempel en parameterfølsomhetsstudie, vind-bølge feilstilling, designbelastningssaker (DLC) og Decay test. Ved å utføre disse studiene kan det trekkes noen konklusjoner for å forenkle optimaliseringsanalysen.
Ettersom den 12MW store vindturbinen er designet ved å oppskalere den 10MW store IEA referanse vindturbinen, ved hjelp av den klassiske oppskaleringsmetode, vil det være mulig å optimalisere vekten og kostnad da design som er oppskalert ikke vil være optimalt. Det neste trinnet i oppgaven vil da være å undersøke hvor mye vekt og kostnad det faktisk vil være mulig å redusere. Et optimaliseringsproblem ble deretter opprettet i SIMO-RIFLEX ved hjelp av Workflow systemet. Ettersom optimaliseringen i SIMO-RIFLEX av en koblet modell vil være tidskrevende og kompleks, ble det derfor laget en case studie med tre forskjellige forenklede tårnmodeller. Tilfelle 1 med ett element med konstante dimensjoner, tilfelle 2 med tre forskjellige elementer, og til slutt tilfelle 3 med seks elementer. Optimaliseringsanalysen fant at det er mulig å redusere vekten og kostnaden av turbintårnet. Resultatene avdekket imidlertid blant annet at en utmattelsesanalyse burde inkluderes for å gjøre optimaliseringsresultatene mer realistiske. | |
| dc.description.abstract | In recent years, offshore wind energy has seen a large development. The areas available for fixed offshore wind turbines are limited due to the depth constraints. Floating wind turbines have the potential to increase the sea area available for offshore wind farms significantly. However, the high cost is still one of the main challenges for the offshore wind industry. Offshore floating wind turbine designs provides the possibility to carry large wind turbines in order to reduce the cost per MWh.
The model used in this thesis is the 12MW semi-submersible WINDMOOR offshore wind turbine, which is part of the 4-year Competence Building Project. The main objective of the research project is to improve the understanding of loads governing the mooring system design of a floating wind turbine, which is funded by the Research Council of Norway and industry partners.
In this thesis, a simple static, eigenvalue and dynamic analysis of the floating wind turbine system is performed by the integrated SIMO-RIFLEX-Aerodyn code. By performing these analyses, a basic understanding of how the system reacts to the environmental loads, such as a parameter sensitivity study, wind-wave misalignment, design load cases, and decay test. By performing these studies, some conclusions can be drawn in order to simplify the optimisation analysis.
As the 12MW wind turbine was designed using the classical up-scaling method, based on the IEA 10MW wind turbine, the possibility of reducing weight and cost is available. The next step of the thesis was to investigate how much cost/weight it could reduce. An optimisation problem was then created in SIMA-RIFLEX. As the optimisation in SIMA-RIFLEX of a coupled model is large and time-consuming, three different simplified models of the tower model were created: Case 1 with one constant element, case 2 with three different elements, and at last 3 with six elements. The optimisation analysis found that there are possible to reduce the weight and cost of the turbine tower. However, the results did uncover, among other things, that a fatigue analysis should be included in order to make the optimisation results more realistic. | |