Juni 2013

Waardevolle windwetenschap

Een product dat windenergie goedkoper kan maken, naast gedegen fundamenteel-wetenschappelijke publicaties en een promotie cum laude. Dat zijn de resultaten van een succesvolle samenwerking tussen ECN en het Centrum voor Wiskunde & Informatica (CWI). ECN’s Michiel Houkema en CWI’s Barry Koren vertellen hoe zij elkaar vonden in het modelleren van luchtstromingen in windparken.

Barry Koren, hoogleraar aan de TU Eindhoven en adviseur bij het CWI:


Foto Minnie Middelberg

‘Enkele jaren geleden - ik werkte toen nog bij de TU Delft - studeerde Benjamin Sanderse bij mij af op een rekenmethode voor aerodynamische problemen. Op dat moment was ECN op zoek naar wat meer fundamentele verdieping. Ik zocht juist naar meer praktische applicaties van ons onderzoek. Daar vonden we elkaar.

Benjamin kon na zijn afstuderen in dienst van ECN aan een promotieonderzoek gaan werken. Een deel van de week was hij bij ECN en een deel van de week bij het CWI. Hij legde zich toe op het modelleren van luchtstromingen achter windturbines. Dat is een complex wiskundig probleem, waar hij een nieuwe rekenmethode voor ontwikkeld heeft.

Dat Benjamin tot die vijf procent van de promovendi behoort die cum laude promoveren, is geen toeval. Hij heeft excellent fundamenteel werk geleverd, dat hij helemaal naar de praktijk heeft gebracht. Die hele keten doorlopen tijdens een promotietraject, dat zie je niet vaak. Zijn onderzoek heeft niet alleen geresulteerd in een proefschrift, maar ook in een concreet product: een computercode die ECN nu commercieel kan gaan exploiteren.

Vier promovendi gaan nu verder werken aan Benjamins rekenmethode. Die kan al laminaire en turbulente stromingen accuraat voorspellen. Nu gaan we ook andersom rekenen: hoe moet je een windpark bouwen om optimale stroming te realiseren? Optimaal wil zeggen dat het park een maximale opbrengst heeft, tegen minimale kosten als gevolg van minimaal onderhoud.

Ik ben zeer tevreden. Het was een vruchtbare samenwerking. Het is niet voor niets dat we nu met nieuwe promovendi doorgaan op de met ECN ingeslagen weg.’

Michiel Houkema, senior manager bij ECN:

‘Bij ECN zoeken we naar optimale windturbineconfiguraties voor windparken. De turbines moeten ver genoeg uit elkaar staan om weinig last van elkaar te hebben. Draaiende rotoren beïnvloeden de windrichting en -snelheid. Ze kunnen bijvoorbeeld wind wegvangen voor een turbine die er te dicht achter staat. Tegelijk moeten de turbines juist zo dicht mogelijk bij elkaar staan: dat scheelt een hoop kabels, en het hele park neemt niet dan te veel ruimte in.

Daarnaast is onderhoud een belangrijke kostenpost. Als je invloed kunt uitoefenen op de belasting van de turbines door de wind, kun je ervoor zorgen dat ze allemaal tegelijk toe zijn aan onderhoud. Zeker offshore scheelt dat veel geld.

Benjamins promotie-onderzoek was fundamenteel wiskundig erg goed en ook nog eens praktisch gericht. Het CWI voedde hem met fundamentele kennis, wij met ervaringen en wensen uit de praktijk.

In vervolgprojecten gaan we zijn rekenmethode verder valideren met praktische cases, onder andere aan de hand van metingen in ons eigen testpark. Uiteindelijk moet de code zo goed zijn dat je er alle soorten stromingen mee kunt berekenen, met ook de meest lastige turbulentie. Dan kunnen we de kosten voor windenergie verminderen en de opbrengsten verhogen. Zo wordt windenergie weer een stapje concurrerender. En daar is het ons om te doen.’

Geïnteresseerd in de ontwikkelde computercode, of in de mogelijkheden voor samenwerking met ECN op dit gebied? Michiel Houkema gaat graag met u in gesprek. Bel hem op, 0224 56 4599.