besøger vindenergiafdelingen dtu risø campus...

40
Akademiet for Talentfulde Unge besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21. sep. 2015 Værter: Professorer Torben Mikkelsen og Jakob Mann Statistik fra dansk vindenergi - seniorforsker Ph.D Niels-Erik Clausen

Upload: buithuan

Post on 12-Sep-2018

229 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Akademiet for Talentfulde Unge besøger

Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21. sep. 2015

Værter:

Professorer Torben Mikkelsen og Jakob Mann Statistik fra dansk vindenergi - seniorforsker Ph.D Niels-Erik Clausen

Page 2: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Program for dagen: • 14:00 - 14:30 Risø -> DTU :Fra Atomkraft til Vind Energi” Dansk energiforskning siden 2.

verdenskrig. Torben

• 14:30 - 15:00 Remote sensing (Fjernmåling) af Vind - med Lyd og Lys. Torben

• 15:00 - 16:00 Vandring til møllerække med fortællinger om forsøg. Besøg hardware i

laboratoriet. To grupper – v/ Torben og Jakob

• 16:00 - 16:30 Sandwich, DTU betaler.

• 16:30 - 17:00 Måling af komposanter af en vektor og rekonstruktion af vektor. Jakob

Page 3: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Historical background of Danish energy production … of our times…:

1956: Risø National Laboratory was founded to exploit the peaceful use of nuclear energy

Page 4: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Flying high above Risø National Laboratory => Risø DTU => DTU Wind Energy:

Niels

Albert

Page 5: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Neutral Smoke plume with argon-41 (Borssele NPP, NL)

Page 6: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Real-time 2-D Lidar Scan at SCK-CEN Mol BR1 60 m elevated Plume release (2001):

Page 7: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Borex’94: Elevated unstable Plume

Page 8: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

BOREX’94: Stable Plume dispersion……

Page 9: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Atmospheric

Dispersion and

Deposition

… and the plume comes

your way !

1. Decision Support:

2. Monitoring

3. Modeling

4. Forecasting

Page 10: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Atmospheric

Dispersion and

Deposition

Atmospheric Dispersion

Page 11: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

1985: Nuclear Power No thanks 2011: Mutti Merkel: No more NPP’s by 2022…

March 1986:

Danish Government referendum against nuclear power in Denmark…

Page 12: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

2000: Den sidste reaktor lukker …

Page 13: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

13-april2011

13

FUKUSHIMA; Japan 11.april 2011

Earth Quake 8,9 – then ~12 m Tsunami:

Page 14: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

… Meanwhile we became an oil producing country…

…but how about the climate and CO2 ?

Page 15: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Oil and gas is not sustainable...

...this is serious...

Page 16: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

DTU Wind Energy, Technical University of Denmark

Klimaudfordringen på én slide

Page 17: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

DTU Wind Energy, Technical Univ ersity of Denmark

Hvad betyder det?

Roskilde efter stormen Bodil dec. 2013

Frederikssund efter

stormen Bodil dec. 2013

Page 18: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Test Station for Large

Wind Turbines

Høvsøre - Risø DTU

Fortunately there is

wind energy ...

Page 19: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

DTU Vindenergi

…From resource to grid

DTU Wind Energy 235 staff

members

Including 150 academic staff

members and 50 PhD students

DTU Wind Energy, Technical University of Denmark

Page 20: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

5 stands

Max. 10 MW

Max. height 165 m

... Risø DTU Test facility Høvsøre 2002 ...

Test Station Risø 1979

Page 21: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

... Wind Turbines become bigger and Bigger ...

Airbus A380

vingefang 80m

0

2

4

6

8

10

12

1985 1987 1990 1993 1996 1999 2001

Year

€ce

nt/k

Wh

Pri

s p

r kW

h

Årstal

Page 22: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Dansk energipolitik og målsætning

Dansk energipolitik 2015 fokuserer nu på forsyningssikkerhed, klimahensyn og grøn vækst:

2020 mål

–12% reduktion af bruttoenergiforbruget

–30% vedvarende energi af samlede energiforbrug

–50% vindenergi af elforbruget

–10% vedvarende energi i transportsektoren

2050 mål: ingen fossile brændsler i energisystemet

DTU Wind Energy, Technical University of Denmark

Page 23: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Vindenergi i Danmark 2014

offshore onshore

Dec 2014:

På land

Offshore

Antal vindmøller

Elproduktion i 2014 DTU Wind Energy, Technical

University of Denmark

4849 MW <-> 1kW/dansker

3578 MW

1271 MW

5244

13.5 TWh

Source: Energistyrelsen Stamdataregister for vindmøller

(40%)

Page 24: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Eksempel: En Vestas V164– Ø 164 m:

3

3

2 2

1

½ [Watt]

Air Density; "ca. én liter mælk pr m "

Rotor Areal 4

Wind Speed [ ]

Power coefficient [0.2 - 0.5]

p

p

P Av C

A Ø m

v ms

C

Page 25: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Eksempel: En Vestas V164– Ø 164 m:

3

2 2

1

3 3

Air Density: 1.2 kg/m

Rotor Areal: 164 21124 (2.1 Ha ~4 tønder land...)4

Wind Speed: 10 [ ]

Power coefficient 0.45

½ [Watt] =½ 1.2 21124 10 0.45 5.7

p

p

A m

v ms

C

P Av C MW

Vi er ca. 5.7 millioner mennesker, så én V164 mølle genererer, ved 10 m/s, ca. 1 Watt til hver dansker…..

Page 26: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

DK Wind 2014: 39% af dansk netto 30 TWH (el)

Med ca. 5,7 millioner mennesker i Danmark og med 365X24 =8760 timer år =>

12

netto pr dansker 6

netto vind pr dansker

En danskers gennemsnitlige elforbrug (Power) var i 2014:

30 10P 600

8760 5.7 10

hvoraf vindkraft dækkede 40% : 240 Watt

Watt

P

Altså, 240 stk. V164 møller i 10m/s konstant vind kunne

holde Danmark forsynet med 40% el i 2014

Men vi nåede samme mål med 5244 mindre møller…

Page 27: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

SODAR: SOund Detection And Ranging

R.L Schwiesow, Probing the atmospheric boundary layer

Page 28: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

LYD: Heimdal… …our first bi-static

”Wind Energy SODAR” (2001-2004)

Page 29: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

LYS -> ”Lidar”: Høvsøre Dec. 2008 Windscanner lidar test Spatial-resolution improved ”Stretch Pod” Unit 107 (left) vs. Windscanner Unit 120 (right)

Page 30: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

LYS: Our “WindScanner” Vision (2007 ff): WindScanners measuring wind and turbulence around operating wind turbine's at the test site at Høvsøre, Denmark:

Page 31: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

1 D

2 D

3 D

Ground based

Source DTU

Tech

nolo

gy

Ap

plic

atio

ns

Lidics DTU SpinnerLidar

Leosphere

Leosphere Source Sgurr

WLS 200/400 S

DTU short-range WindScanner

DTU long-range WindScanner

DTU short-range Scanner

Source DTU

Long-range Short-range

Turbine mounted + others Wind

component

Technology and Experiments 2015:

Page 32: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

How does SODAR & LIDAR Doppler shift work?

f1. Determines the Doppler shift in

the backscattered signal, i.e.:

2. Measures Δf in three different directions to determine all three wind components ui of the velocity vector u:

2 iif

u

c

u

f

f ii

Elastic Scatter =>

The Doppler Shift Eqs.

Page 33: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Christian Doppler, Austria (1842)

Doppler equation from dispersion relation

@ 1.5µ )

0f UD Bf

Page 34: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Wind lidars: Ideal Gaussian beam properties

2

4

Far-field distance

tFF

dD

dt λ ”Colimated beam”

2

2

42 2Rayleigh

t

fFWHM Z

d

”Focussed beam”

R f

Inte

nsity

t

FF

d

DR

Divergence Beam

0

4Minimum Waist ("diffraction limit"):

t

fd

d

Page 35: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

DTU Wind Energy, Technical University of Denmark 30 June 2015

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Pulsed LIDARS (2007-)

SODARS (2004)

CW LIDARS (2006-)

2003-12: Ground-based RS wind sensors Høvsøre, Denmark

Page 36: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

DTU Vindenergi, Danmarks Tekniske Universitet 29. maj 2015

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Scanning of the flow above a steep 12-m high escarpment at

the small isolated Bolund peninsula in the Roskilde fjord

Page 37: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

Lidar Sigma-w turbulence 6 May 2010 – 7:00 to 18:00

• Boundary-layer height 1000 – 1200 m.

• Entrainment zone 1300 m – 1400 m

Page 38: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

2015: SpinnerLidar @ NREL CART3

Page 39: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Add Presentation Title in Footer via ”Insert”; ”Header & Footer”

WindScanner (SpinnerLidar)

UpWind 2D scanning from the rotating spinner of 2.3 MW NM80.

400 wind speed measurement points are retrieved from the scanned wake every (other) second

Page 40: besøger Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus 21…ungetalenter.dk/...for_talentfulde_unge_dtu_risoe_campus_20150921.pdf · Vindenergiafdelingen DTU Risø Campus ... 60 m elevated

Tak for opmærksomheden

DTU Vindenergi