Organisch ontwerp met wiskundige optimalisatie

Het opvallende kenmerk van dit windpark is de chaotische plaatsing van de windturbines. In plaats van de traditionele geometrische opstelling, volgt het park een organisch patroon met haken en inhammen. Dit onconventionele ontwerp is het resultaat van een geavanceerde wiskundige optimalisatie ontwikkeld door Vattenfall in samenwerking met de Deense Technische Universiteit (DTU).

Wiskundige optimalisatie voor subsidievrije realisatie

Het idee voor deze aanpak ontstond toen bleek dat het windpark Hollandse Kust Zuid subsidievrij gebouwd moest worden. Om zeker te zijn van een haalbare businesscase moest Vattenfall de meest complexe factoren, zoals opbrengst en kosten, in overweging nemen. Dit was praktisch onmogelijk voor menselijke berekeningen dus werd een softwareprogramma ontwikkeld door Vattenfall's Lead Engineer, Martina Fischetti in nauwe samenwerking met DTU.

Dit softwareprogramma heeft het ontwerpproces drastisch vereenvoudigd. Wat voorheen weken in beslag nam, kon nu in enkele uren worden voltooid. Het hield rekening met tal van factoren, zoals de onderlinge plaatsing van de turbines, verschillende windrichtingen en -snelheden en windscenario's. Het doel was om het "wake-effect" te minimaliseren, waarbij een turbine minder energie genereert door de invloed van andere turbines.

Optimalisatie voor maximale opbrengst en minimale kosten

Om de kosten te minimaliseren werden nog meer variabelen meegenomen, zoals kabellengte, kwaliteit, energieverliezen, vaarafstanden van installatie- en onderhoudsschepen, zeebodemcondities en speciale funderingsvereisten op bepaalde locaties. Deze gegevens werden gebruikt om de optimale turbine-opstelling te berekenen, waardoor de productie gedurende de 25 jaar dat de turbines draaien werd gemaximaliseerd tegen de laagst mogelijke installatie- en onderhoudskosten.

Economische voordelen en toekomstperspectief

Deze wiskundige optimalisatie heeft geleid tot aanzienlijke economische voordelen. Vattenfall schat dat het optimaliseren van ontwerpen van offshore windparken op deze manier per park tussen de 10 tot 15 miljoen euro kan opleveren in vergelijking met de traditionele ontwerpaanpak. Voor Hollandse Kust Zuid betekende dit een extra opbrengst van 10,91 miljoen euro zonder extra kosten voor het optimalisatieproces.

Deze innovatieve benadering van wiskundige optimalisatie heeft Vattenfall in staat gesteld om Hollandse Kust Zuid subsidievrij te realiseren en het wordt nu toegepast bij al hun windparken. Het is een prestatie waar het bedrijf terecht trots op is en het belooft een veelbelovende toekomst voor de verdere ontwikkeling van duurzame energieprojecten op zee.

Lees meer over windmolens

Bron: Windpark Hollandse Kust Zuid