Vil utvikle banebrytende havvindteknologi med ERC-bevilgning

Cristian Guillermo Gebhardt er førsteamanuensis i havvindenergi ved Geofysisk institutt ved Universitetet i Bergen (UiB) og direktør ved Bergen Offshore Wind Center (BOW). I dag ble det kunngjort at han er en av fire forskere ved UiB som får tildelt det prestisjetunge Consolidator Grant fra det europeiske forskningsrådet (ERC). Stipendet gir ham midler til å gjennomføre forskningsprosjektet Data-Driven Approaches in Computational Mechanics for the Aerohydroelastic Analysis of Offshore Wind Turbines (DATA-DRIVEN OFFSHORE).

– En massiv oppskalering av havvindkraft er nødvendig, men nåværende metodikk for analyse og design på feltet har nådd grensene sine. DATA-DRIVEN OFFSHORE vil undersøke ny simuleringsteknologi for havvindturbiner som kan bidra til å løse en flaskehals som per i dag hindrer videre utvikling av vindkraftteknologi, sier Gebhardt.

Ledende rolle i havvindkraftutvikling

– ERC-tildelingen gir meg en enorm mulighet til å forske på ideer som strekker seg utover det som foreløpig er state-of-the-art. Prosjektet åpner for at UiB kan ta en ledende rolle i bærekraftig utvikling av havvindkraft, sier Gebhardt. 

I 2012 fullførte han sine doktorgradsstudier knyttet til aeroelastisiteten til vindturbiner på land. Fram til 2021 arbeidet han ved Fraunhofer IWES og Leibniz Universität Hannover.

På mindre enn to år som UiB-ansatt har han sikret seg ERC-bevilgningen.

– Jeg har fått god støtte fra miljøet ved Geofysisk institutt fra dag én. Det er jeg veldig takknemlig for.

Kan akselerere oppskaleringen av havvind

En av målsetningene i Europas grønne giv (European Green Deal) er å installere en kapasitet på 300 GW havvindkraft innen 2050. DATA-DRIVEN OFFSHORE sikter mot å løse noen av utfordringene som kan hindre Europa i å nå dette målet. 

– En av de store utfordringene innen havvindteknologi er at det foreløpig ikke finnes noen metode for å integrere eksperimentelle data direkte i aerohydroelastiske simuleringer av havvindturbiner, sier Gebhardt. 

Han forklarer at en aerohydroelastisk simuleringsmodell er en digital tvilling av en havvindturbin som simulerer hvordan turbinens forskjellige deler reagerer på påvirkning fra vind og bølger.

– I dag inkluderes vanligvis eksperimentelle data i den aerohydroelastiske analysen indirekte gjennom offline kalibrering. Ulempen med denne tilnærmingen er at de underliggende modellene da forblir umodifiserte, og ytterligere fysikk i dataene blir utilgjengelig, sier Gebhardt.

Han forklarer at DATA-DRIVEN OFFSHORE foreslår å integrere slike eksperimentelle, og svært verdifulle, data direkte i aerohydroelastiske simuleringer. Vindturbinens digitale tvilling vil da kunne bli kontinuerlig oppdatert med en konstant strøm av data fra sin reelle tvilling. Han vil bruke datadrevet beregningsmekanikk (DDCM) for å få dette til. DDCM er et avansert rammeverk for databehandling som fremdeles er på et tidlig stadium. 

– Jeg planlegger å undersøke den aerohydroelastiske oppførselen til en havvindturbin som virkelig stoler på eksperimentelle data, og fange de skjulte egenskapene som slike data inneholder. Om prosjektet lykkes, vil det bli enklere å forutse hvordan havvindturbiner vil «oppføre seg». Dette vil gjøre det mulig å optimalisere drift og vedlikehold av turbiner. Prosjektet vil også muliggjøre utvikling av større og mer effektive vindturbiner. Mer effektive turbiner vil følgelig redusere kostnaden per produsert kraftenhet, sier Gebhardt.

– Prosjektet kan bidra til å utløse et paradigmeskifte for fremtidige generasjoner av havvindturbiner. Dette er nødvendig for å bygge ut havvind i den skala som trengs for å gjennomføre det grønne skiftet.

Nybrotsarbeid

– Det å kople detaljerte, men ufullstendige, observasjoner med algoritmer og computerkraft for å løse problemstillinger innenfor havvindkraft er nybrotsarbeid, sier leder for Geofysisk institutt ved UiB, Tor Eldevik.

Han er imponert over Gebhardt og arbeidet som ligger bak den ferske prestisjetildelingen.

– Jeg er utrolig glad og stolt på Cristians vegne. Bevilgningen viser at Bergen Offshore Wind Center, som ble etablert i 2018, allerede er i gang med forskning i internasjonal toppklasse, sier Eldevik.

Han legger til at bevilgningen også er en fjær i hatten for instituttet og tilknyttede miljøer ved UiB.

– ERC-stipendet er selvfølgelig først og fremst et resultat av Cristians egne prestasjoner, men det er også et større lag rundt som har fått dette til, ikke minst våre forskningskoordinatorer og økonomikompetente administrasjon på UiB. 

– Disse tildelingene henger høyt. Så det at Geofysisk institutt faktisk er blitt tildelt to ERC Consolidator grants i dag – en til DATA-DRIVEN OFFSHORE og en til professor Kjetil Våge for hans hav- og klimaforskningsprosjekt - bekrefter at vi er på det nivået vi ønsker å være, sier Eldevik.

Fire forskertalenter vil få muligheten til å bryne seg på Gebhardts prosjekt – nå skal nemlig en postdoktor og tre PhD-er ansettes. Bevilgningen gir også enda bedre vilkår for samarbeid og kunnskapsdeling mellom geofysisk institutt, BOW og ledende forskningsmiljøer i USA, Brasil og flere andre land.

– Nå når Norge og verden er i gang med å virkeliggjøre vindkraft til havs på virkelig stor skala, kunne ikke prosjektets timing vært bedre. Vi har et unikt og høykompetent forskningsmiljø i Bergen som står klare til å bidra med kritisk viktig forskning og utdanning til det grønne skiftet, sier Eldevik.