Bedre elektrisk infrastruktur vil øke lønnsomheten til havvind
Elektrisk infrastruktur er sentralt for å muliggjøre den storskala vindparkutbyggingen til havs som er nødvendig for det grønne skiftet. Imidlertid kan den elektriske infrastrukturen utgjøre opptil halvparten av de totale kostnadene for havvind når vindparkene etableres lengre fra land og på dypere vann enn det som er vanlig i dag. Nye og forbedrede elkraftkomponenter er derfor nødvendig for å redusere kostnadene for havvind. For eksempel vil det å øke transmisjonslengden og overføringskapasiteten for AC-kabler redusere kostnadsbildet betydelig.
Trenden mot stadig større vindturbiner krever utvikling av elkraftkomponenter på stadig høyere spenningsnivåer. Dette gjelder blant annet inter-array kabler, konnektorer, transformatorstasjoner og eksportkabler. Videre fører de store variasjonene i produksjonen av vindkraft til påkjenninger på komponentene.
De økte påkjenningene påvirker påliteligheten og krever bedre tilstandsovervåking og modeller for degradering. Enkelte komponenter er også sensitive for miljøpåkjenninger. Dette må hensyntas gjennom plassering og/eller konstruksjonen av komponentene. For eksempel kan transformatorstasjoner plasseres på havbunnen, der det ikke er bølger. Eksisterende subsea-teknologi fra olje- og gassindustrien (for eksempel transformatorer og konnektorer) kan tas i bruk i vindparker, men kostnadene må reduseres og ytelsen må forbedres.
En annen utfordring knyttet til elektrisk infrastruktur er overgangen til mer miljøvennlige materialer. For eksempel jobber SINTEF med utvikling av blyfrie kabeldesign på høyere spenningsnivåer.
Systemintegrasjon av havvindparker er nødvendig for effektiv drift
Systemintegrasjon av havvindparker er på forskningsagendaen til de europeiske transmisjonsoperatørene og vindparkutviklerne. Dette inkluderer blant annet systemtjenester, virtuelle kraftverk og interoperabilitet.
I dag brukes punkt-til-punkt-forbindelser (ilandføring av kraft fra én og én vindpark) for tilknytning av havvindparker til strømnettet på land, men det vil fungere dårlig for storskala havvindutbygging. Det blir svært mange forbindelser, og det blir det ingen stordriftsfordeler av.
For å effektivisere ilandføringen av kraften (og dermed gjøre havvind mer lønnsomt) er et multinasjonalt havnett i Nordsjøen nødvendig. Planlegging og drift av et slikt nett er teknisk utfordrende. Samspill mellom nett og komponenter må adresseres i en kontekst med flere leverandører, der interoperabilitet blir viktig. Videre må havvindparker tilby systemtjenester for å støtte transmisjonsnettet, for eksempel regulering og energilagring. Et optimeringsrammeverk bør etableres for å koordinere disse tjenestene og kraftoverføringen med hensyn til nettbehovene, juridiske og markedsmessige begrensninger, samt valg av energibærer.
Dette jobber SINTEF iherdig med, blant annet i prosjektene NorthWind og Havnett.
Vi arbeider innen disse havvindområdene:
- Elektrotermiske kabelmodeller
- Subsea transformatorstasjoner
- Nye og forbedrede komponentdesign
- Modeller for degradering og levetidsvurdering
- AC- og DC-baserte eksportsystemer
- Nye og miljøvennlige isolasjonsmaterialer
- Systemtjenester
- Transientanalyser og stabilitet
- Konfigurasjon av havnett
- Kraftelektronikk
Typiske havvindoppdrag for oss er:
- Analytiske studier og numeriske modeller
- Simuleringer
- Laboratorieeksperimenter
- Feltmålinger
Hvem gjør vi dette for?
- Energiselskaper og utviklere
- Leverandører og produsenter
Utvalgte prosjekter:
Relevante laboratorier:
