Vindforskningens tre pilarer: ligninger, målinger og modeller

Avhandlingen utforsker flere tilfeller av bruk av både målte og simulerte data for å beskrive vindstrømmen i en vindpark. Spesielt interessant er vake-strømmen bak vindturbiner på grunn av redusert vindhastighet og høye turbulens. Beregning av vake-effekter er avgjørende for å estimere vindkraftproduksjonen og levetiden til en vindturbin.

Gjennom århundrer har teknologisk framgang forbedret forståelsen for fluiddynamikk og økt presisjonen til måleinstrumenter. Moderne numeriske simuleringer var så vidt mulig for bare 30 år siden. Likevel er det noen utfordringer som fortsatt gjenstår: modeller som ikke er omfattende nok eller manglende måledata for steder og forhold. For eksempel er det mangel på data for temperatur- og vindhastighetsmålinger over havet sammenlignet med tilgjengelige data på land. Mangelen på målinger kan delvis dekkes av numerisk modellering. Likevel er hver modell et kompromiss. En modell kan være raskt, men gir da generelle resultater, eller man får mer nøyaktighet, men da kreves lang beregningstid. I tillegg bør enhver ny modell eller metode testes mot målinger eller nøyaktige modelldata før resultatene kan brukes til å trekke konklusjoner.

Ved å bruke nye og etablerte metoder demonstrerer avhandlingen hvor dypt sammenvevd ulike aspekter av vindenergiforskning er. En ny metode for å identifisere vake-strømmen bak vindturbiner er utviklet for de målte vindfeltene, men testes først på en idealisert simulert strøm som et proof-of-concept. En modelleringskjede er satt opp for å nøyaktig simulere strømmen i en vindpark, og tar hensyn til storskala dynamiske atmosfæriske forhold og småskalaeffekter av vindturbins vaker. Den påfølgende simuleringen brukes deretter som en referanse, for å sammenligne ytelsen til analytiske modeller basert på enkle matematiske uttrykk.

Personalia

Maria Krutova fikk sin første grad som fluiddynamikkingeniør ved Moscow Aviation Institute i Russland. Hun bestemte seg senere for å jobbe med vindturbiner og tok en mastergrad fra Danmarks Tekniske Universitet og Universität Oldenburg i European Wind Energy Master-programmet. Hun har studert til Ph.D. graden ved Universitetet i Bergen siden mars 2019, med veiledning fra Mostafa Bakhoday-Paskyabi, Joachim Reuder og Finn Gunnar Nielsen.