FOOS | GeFOrceerde OScillaties

Offshore windturbines zijn blootgesteld aan sterke dynamische belastingen, zowel van wind als van golven. Als deze niet goed opgevangen worden, kunnen de resulterende oscillerende belastingen nadelig zijn voor de levensduur van de fundering. Het project onderzoekt de oorzaken en de impact van vermogensschommelingen van offshore windparken op de stabiliteit van het stroomnet, met aandacht voor risico's voor een veilige werking, mogelijke gevolgen voor het hele systeem en maatregelen om deze in te dijken.

Context

Wanneer windturbines in werking zijn, hebben de oscillaties van voren en achteraan een sterke aerodynamische demping, terwijl zijdelingse oscillaties weinig passieve demping hebben. Daarom voorzien fabrikanten van windturbines actieve dempingoplossingen. Windturbines zorgen echter blijvend voor schommelingen in geproduceerd vermogen, die op hun beurt een destabiliserend effect kunnen hebben op het stroomnet. Er is dringend nood aan inzicht in en betere inschatting van vermogensschommelingen, die steeds belangrijker zijn voor transmissienet- en windparkbeheerders om nauwkeurige evaluaties te kunnen maken voor nieuwe concessies zoals die van de Prinses Elisabeth-zone.

Het project 'cSBO FOOS Forced Oscillations' richt zich op vermogensschommelingen veroorzaakt door offshore windturbineparken in de Noordzee en probeert deze te beperken om de netstabiliteit te garanderen. Vernieuwde modellen zullen de impact en grootte van het fenomeen voorspellen voor toekomstige (grotere) windturbinegeneraties en de interactie ervan met het Europese elektriciteitsnet. Men zal mitigerende oplossingen identificeren, onderzoeken en evalueren op hun doeltreffendheid voor demping van vermogensschommelingen en in het algemeen voor de efficiëntie ervan, zowel in bestaande windparken als in scenario’s die worden overwogen in toekomstige concessies van de Prinses Elisabeth-zone. De mitigerende maatregelen kunnen op verschillende niveaus worden toegepast (de individuele windturbine, het windpark of het volledige stroomnet). Het project wil oplossingen vinden die voordelig zijn voor zowel exploitanten van offshore windparken als voor netbeheerders, rekening houdend met factoren zoals veiligheid en de kosten. Veelbelovende technologieën zullen verder worden geanalyseerd aan de hand van prestatievergelijkingen en gevoeligheidsanalyses.

Inzichten in de fenomenen die de stabiliteit van het energiesysteemproject kunnen beïnvloeden, zijn niet alleen belangrijk voor België, maar ook voor de energietransitiestrategie van de EU, aangezien windenergie op zee een cruciale rol speelt in het behalen van ambitieuze doelstellingen, onder andere 70 GW tegen 2030.  

Doelstellingen & resulaten

FOOS richt zich op een allesomvattende aanpak om de netstabiliteit te verbeteren, in het kader van de integratie van offshore windenergie. Het project richt zich op verschillende kerndomeinen:

• Monitoring van de funderingen en ontwikkeling van geïntegreerde windturbinemodellen, cruciaal voor een kwalitatief en kwantitatief begrip van de vermogensschommelingen van offshore windturbines en de belastende interactie ervan op de fundering.
• Beoordeling van de impact op en de stabiliteit van het stroomnet door een datagestuurde karakterisering met behulp van bestaande gegevens van offshore windparken voor een uitgebreid begrip van vermogensschommelingen en structurele parameters die verband houden met deze schommelingen, op verschillende niveaus (windmolen, windpark en zone). Dit houdt in dat de netwerkvereisten aangepast zullen worden aan de evoluerende dynamiek van opwekking en distributie van energie.
• Kwantitatieve analyse en geavanceerde modelleringstechnieken (modellen op schaal) om de gevoeligheden van de vermogensschommelingen in diverse omstandigheden te bestuderen, en zo de impact van vermogensschommelingen op het grotere stroomnet beter te begrijpen en te kwantificeren, en daarmee de interacties tussen windpark en elektriciteitsnet te analyseren.
• Evaluatie en vergelijking van elektrische en structurele oplossingen en strategieën om de impact van vermogensschommelingen op verschillende niveaus te beperken, van individuele turbines tot het volledige netwerksysteem. De impact van mitigerende oplossingen op de genivelleerde elektriciteitskosten (LCOE) zal worden berekend, waarbij men de kostenimplicaties op het niveau van de windturbine en het elektriciteitsnet beoordeelt, met een specifieke focus op de PEZ-casus.
   

Bij het FOOS-project is een industriële adviesraad betrokken. Het project streeft naar een synergie tussen onderzoek en praktische oplossingen en levert zo een belangrijke bijdrage op het gebied van hernieuwbare energie, met name voor een veilige en efficiënte integratie van offshore windenergie in het stroomnet. De aanpak richt zich zowel op de directe uitdagingen als op de duurzaamheid op lange termijn van hernieuwbare energiebronnen in elektriciteitssystemen. De bevindingen zullen worden gepubliceerd in vrij te raadplegen rapporten en ‘peer-review’ publicaties en verspreid via workshops en een slotevenement dat zich richt op mogelijke mitigerende maatregelen en de impact op de PE-zone.

Financiering

Financierende instantie

• Het FOOS-project maakt deel uit van de Blauwe Cluster

Financieringskader

• VLAIO CSBO