Na Morzu Północnym w kilku regionach planuje się budowę gęstych instalacji morskich farm wiatrowych. Efekty śladu aerodynamicznego powstające w wyniku działania dużych klastrów morskich farm wiatrowych mają ogromne znaczenie dla obliczania wydajności energetycznej. Obecne modele często pozwalają jedynie na niedokładne odwzorowanie tych efektów. W ramach trójnarodowego wspólnego projektu badawczego EuroWindWakes partnerzy z Niemiec, Holandii i Danii dążą do znacznego zwiększenia dokładności prognoz, aby umożliwić optymalne planowanie przestrzenne obszarów morskich i zapewnić wiarygodne prognozowanie produkcji energii. W tym celu Fraunhofer Institute for Wind Energy Systems IWES połączył siły ze swoimi partnerami: Politechniką Duńską, Uniwersytetem Technicznym w Delft, Deutscher Wetterdienst, Uniwersytetem Carl von Ossietzky w Oldenburgu, Pondera Consult, EMD International, DHI oraz partnerami stowarzyszonymi RWE, BP, EnBW i TotalEnergies. Projekt badawczy rozpoczął się pod koniec 2024 r. i jest finansowany przez Federalne Ministerstwo Gospodarki i Ochrony Klimatu (BMWK) w Niemczech, Program Rozwoju i Demonstracji Technologii Energetycznych (EUDP) w Danii oraz Holenderską Agencję Przedsiębiorczości RVO w ramach inicjatywy UE Clean Energy Transition Partnership (CETP).
Kraje europejskie położone nad Morzem Północnym wyznaczyły cel rozbudowy morskiej energetyki wiatrowej: do 2050 r. ma zostać zainstalowana moc co najmniej 260 GW. W niektórych częściach Morza Północnego spodziewana jest najgęstsza na świecie instalacja morskich turbin wiatrowych, co będzie miało wpływ na przewidywalną produkcję energii. Bardzo wyraźne będą tzw. efekty śladu aerodynamicznego. Obszar za powierzchnią wirnika nazywany jest śladem aerodynamicznym. Ze względu na usunięcie pędu z przepływu, obszar ten charakteryzuje się zmniejszoną prędkością wiatru i zwiększonym stopniem turbulencji spowodowanym mieszaniem się z niezakłóconym przepływem. Znacząco zmniejsza to wydajność elektryczną farm wiatrowych dotkniętych efektem śladu aerodynamicznego. Zespół projektu EuroWindWakes pracuje nad modelami, które pomagają zminimalizować straty wydajności morskich turbin wiatrowych poprzez zoptymalizowane planowanie farm wiatrowych.
Obecne modele stosowane do obliczania wydajności energetycznej mogą przedstawiać te efekty nurtu tylko z dużą niepewnością. Partnerzy projektu dążą do zmniejszenia niedokładności prognoz z 20-30 procent do 10 procent poprzez ulepszenie i walidację istniejących metod. Zwiększona dokładność prognoz umożliwi optymalne transnarodowe planowanie przestrzenne obszarów morskich i dokładniejsze prognozowanie produkcji energii. Zespół EuroWindWakes tworzy niezbędny warunek wstępny do wykorzystania ogromnego potencjału morskiej energii wiatrowej. Jest to również ważny czynnik wpływający na aspekt komercyjny, ponieważ niepewność co do wydajności turbin wiatrowych i farm wiatrowych ma znaczący wpływ na rentowność lokalizacji morskich.
„Wszystkie trzy zaangażowane kraje przeprowadziły już badania nad śladami aerodynamicznymi na mniejszą skalę. EuroWindWakes zmniejsza niepewność w ocenie skutków śladów aerodynamicznych na duże odległości w skali Morza Północnego, umożliwiając optymalną lokalizację aktywów w zastosowaniach takich jak planowanie przestrzenne obszarów morskich” – mówi dr Bernhard Stoevesandt, koordynator projektu w Fraunhofer IWES.
Projekt tworzy prawdziwie skoncentrowaną geograficznie współpracę w tej ważnej kwestii. Jake Badger, kierownik sekcji ds. oceny zasobów i meteorologii w DTU Wind and Energy Systems na Politechnice Duńskiej, dodaje: „Fakt, że współpracujące kraje są sąsiadami z Morza Północnego, otwiera możliwości rzeczywistej pracy nad transgranicznymi skutkami działania farm wiatrowych i zgromadzenia zainteresowanych stron, w tym władz, w celu wykorzystania naszych metod i wyników w planowaniu długoterminowym”.
Anja Schönnebeck, krajowy koordynator projektu w Pondera Consult, podkreśla: „Prognozowanie wpływu sąsiednich farm wiatrowych na wydajność energetyczną morskiej farmy wiatrowej różni się znacznie w zależności od wybranego modelu śladu aerodynamicznego. Ta zmienność powoduje dużą niepewność w planowaniu finansowym morskich farm wiatrowych. Projekt EuroWindWakes ma na celu zmniejszenie tej niepewności, poprawiając wiarygodność prognoz dotyczących wydajności energetycznej”.
Podczas spotkania inauguracyjnego w lutym 2025 r. partnerzy projektu spotkali się, aby omówić kolejne etapy projektu. Za koordynację całego projektu odpowiada Fraunhofer IWES. Projekt będzie trwał trzy lata.
Do projektu badawczego: EuroWindWakes
Źródło: Instytut Fraunhofera ds. Systemów Energetyki Wiatrowej
