This paper assesses wind resource characteristics and energy yield for micro wind turbines integrated on noise barriers. An experimental set-up with sonic anemometers placed on top of the barrier in reference positions is realized. The effect on wind speed magnitude, inflow angle and turbulence intensity is analysed. The annual energy yield of a micro wind turbine is estimated and compared using data from a micro-wind turbine wind tunnel experiment and field data. Electrical energy costs are discussed as well as structural integration cost reduction and the potential energy yield could decrease costs. It was found that instantaneous wind direction towards the barrier and the height of observation play an influential role for the results. Wind speed increases in perpendicular flows while decreases in parallel flow, by +35% down to −20% from the reference. The azimuth of the noise barrier expressed in wind field rotation angles was found to be influential resulted in 50%–130% changes with respect to annual energy yield. A micro wind turbine (0.375 kW) would produce between 100 and 600 kWh annually. Finally, cost analysis with cost reductions due to integration and the energy yield changes due to the barrier, show a LCOE reduction at 60%–90% of the reference value. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2020.104206
DOCUMENT
This article discusses results from an international contest, open for university student teams (bachelor and master), involving the design, construction, and testing of small wind turbines in a large wind tunnel. The wind tunnel has an outlet of 2.85 x 2.85 m allowing a maximum rotor swept area of 2 m2 without significant tunnel effects. Both horizontal and vertical axis wind turbines are part of the competition. The turbines are evaluated by an external jury of industry experts based on criteria such as Annual Energy Production, cut-in wind speed, innovations, design, and sustainability. Although the contest has been initiated in 2013 with an educational focus, it has also evolved into a valuable database for scientific purposes by providing a decade worth of performance measurements for roughly 9-10 various turbine concepts each year. The collected data may serve as a unique validation resource for assessing the accuracy of design codes in modelling diverse turbine concepts thanks to detailed design reports with model descriptions accompanying each turbine (such turbine descriptions are often considered confidential for field measurements). The paper aims to explore the scientific value of this database by comparing calculations with measurements, offering explanations where possible, and reporting intriguing findings on unconventional concepts' performance. Even though not all observations could be explained fully they provide food for thought. Recommendations are provided for both students to enhance their designs and for contest organizers to elevate the scientific value of the measurements in future contests.
DOCUMENT
tract Micro wind turbines can be structurally integrated on top of the solid base of noise barriers near highways. A number of performance factors were assessed with holistic experiments in wind tunnel and in the field. The wind turbines underperformed when exposed in yawed flow conditions. The theoretical cosθ theories for yaw misalignment did not always predict power correctly. Inverter losses turned out to be crucial especially in standby mode. Combination of standby losses with yawed flow losses and low wind speed regime may even result in a net power consuming turbine. The micro wind turbine control system for maintaining optimal power production underperformed in the field when comparing tip speed ratios and performance coefficients with the values recorded in the wind tunnel. The turbine was idling between 20%–30% of time as it was assessed for sites with annual average wind speeds of three to five meters per second without any power production. Finally, the field test analysis showed that inadequate yaw response could potentially lead to 18% of the losses, the inverter related losses to 8%, and control related losses to 33%. The totalized loss led to a 48% efficiency drop when compared with the ideal power production measured before the inverter. Micro wind turbine’s performance has room for optimization for application in turbulent wind conditions on top of noise barriers. https://doi.org/10.3390/en14051288
DOCUMENT
In 2024, the Dutch government set a new plan for offshore wind farms to become the Netherlands' largest power source by 2032, aiming for 21 GW of installed capacity. By 2050, they expect between 38 and 72 GW of offshore wind power to meet climate-neutral energy goals. Achieving this depends heavily on efficient wind turbines (WTs) operation, but WTs face issues like cavitation, bird strikes, and corrosion, all of which reduce energy output. Regular Inspection and Maintenance (I&M) of WTs is crucial but remains underdeveloped in current wind farms. Presently, I&M tasks are done by on-site workers using rope access, which is time-consuming, costly, and dangerous. Moreover, weather conditions and personnel availability further hinder the efficiency of these operations. The number of operational WTs is expected to rise in the coming years, while the availability of service personnel will keep on declining, highlighting the need for safer and more cost-effective solutions. One promising innovation is the use of aerial robots, or drones, for I&M tasks. Recent developments show that they can perform tasks requiring physical interaction with the environment, such as WT inspections and maintenance. However, the current design of drones is often task-specific, making it financially unfeasible for small and medium-sized enterprises (SMEs) – providing services in WT inspection and maintenance- to adopt. Together with knowledge institutes, SMEs and innovation clusters, this project addresses these urgent challenges by exploring the question of how to develop a modular aerial robot that can be easily and intuitively deployed in offshore environments for inspecting and maintaining WTs to facilitate SMEs adoption of this technology? The goal is to create a modular drone that can be equipped with various tools for different tasks, reducing financial burdens for SMEs, improving worker safety, and facilitating efficient green energy production to support the renewable energy transition.
In de doelstellingen ten aanzien van CO2-reductie staat de verduurzaming van de energievoorziening centraal. Elektriciteit wordt daarbij gezien als de hoeksteen van de duurzame energievoorziening. Voor de opwekking van deze elektriciteit dient het aandeel uit variabele hernieuwbare bronnen sterk toe te nemen (zie bijvoorbeeld het recent afgesloten Energieakkoord tussen 40 nationale stakeholders, http://www.energieakkoordser.nl/energieakkoord.aspx). In grote lijnen zien we twee dominante ontwikkelingen: grootschalige windenergie (op land en op zee) en zonnepanelen, maar algemeen wordt onderkend dat de problematiek met betrekking tot de energietransitie dermate urgent is dat alle duurzame energiebronnen (dus ook die van kleine windturbines) moeten worden aangesproken. Kleine windturbines maken het mogelijk om windenergie te benutten voor de elektriciteitsopwekking op locaties waar dat met grote windturbines niet mogelijk is. Het gaat om locaties in gebouwde omgeving, industriegebieden en landelijke omgeving. De opgewekte elektriciteit wordt ter plekke verbruikt of terug geleverd in het net. In die zin zijn kleine windturbines vergelijkbaar met de zonnepanelen. Sterker nog, ze zijn heel wel aanvullend op zonnepanelen, omdat kleine windturbines elektrische energie opwekken wanneer zonnepanelen dat niet doen. Echter hebben kleine windturbines op dit moment geen eigen plek in de duurzame energieopwekking in Nederland, waardoor de Nederlandse industrie in deze sector nog kleinschalig is. De onderzoeksvraag luidt: Hoe kunnen we de prestaties van kleine windturbines substantieel verbeteren op het technische vlak en qua marktpositie, zodat kleine windturbines een bijdrage gaan leveren aan de duurzame-energiemix. In dit project wordt onderzocht hoe de bijdrage van kleine windturbines kan worden vergroot door te leren van: - enerzijds de technische ontwikkelingen van grote windturbines, en - anderzijds de marktontwikkeling van zonnepanelen. Daartoe is er samenwerkingsverband opgezet tussen: - mkb bedrijven: fabrikanten en importeurs van kleine windturbines en bedrijven die een toegevoegde waarde hebben voor de fabrikanten, zoals leveranciers van onderdelen en adviseurs - hogescholen: NHL Hogeschool en Hanze Hogeschool Groningen - branchevereniging Nederlandse Wind Energie Associatie (NWEA) - vereniging Noordenwind, een vereniging van particulieren die zich inzet voor de bevordering van duurzame energie in het algemeen en realisatie van burgerparticipatie in nieuwe projecten voor windenergie in het bijzonder. De inzichten op het gebied van marktontwikkeling en de productverbeteringen zijn noodzakelijke componenten voor het volwassen maken van de sector van kleine windturbines waarbij een volwassen industrie en markt weer een essentiële voorwaarde is voor een verdere ontwikkeling van de sector met meer en grotere partijen. Derhalve zal het project dienen als katalysator. Ook dient te worden opgemerkt dat de verbeterde producten ook de exportmogelijkheden van de Nederlandse industrie vergroten. Naast genoemde meerwaarde voor het bedrijfsleven beoogt dit project een verdere verankering van kennis en kunde in onderwijs en onderzoek van de hogescholen.
Kleine windturbines maken het mogelijk om windenergie te benutten voor de elektriciteitsopwekking op locaties waar dat met grote windturbines niet mogelijk is. Kleine windturbines hebben op dit moment nog geen echte plek in de duurzame energieopwekking in Nederland. Terwijl recente ontwikkelingen laten zien dat hier zeker een markt voor is, mits een aantal vraagstukken wordt opgelost. Het huidige project richt zich op het oplossen van die vraagstukken waarbij de hoofdvraag voor dit project als volgt luidt: Hoe kunnen kleine en miniwindturbines meer betrouwbaar en efficiënter worden en beter geïntegreerd worden met andere vormen van duurzame energie en wat moet er gedaan worden, en door wie, opdat ook deze windturbines een plek krijgen in de toekomstige duurzame energiemix in Nederland en daarbuiten. Project PUMSWindT2 bestaat uit: MKB/ZZP: - EAZ - Tandem Windenergy - Erjah holding - Right Connection - Green Trust - Tarucca - Omniwind - Vdesign Kennisinstellingen: - Hochschule Emden/Leer - TUDelft - Hanzehogeschool Branche: - Noordenwind - NWEA Testlocaties: - EnTranCe Groningen - Energiecampus Leeuwarden Recent is door de European Academy of Wind Energy een paper opgesteld “Current Status and Grand Challenges of Small Wind Energy Technology” [25] met bijdragen van vele vooraanstaande experts op dit gebied (inclusief 2 PUMSWindT projectpartners). Er is vastgesteld dat verschillende uitdagingen opgelost moeten worden om de kleine windturbinemarkt de plek te geven die het verdient: • Verbeteren energieconversie kleine windturbines • Beter voorspellen prestaties op lange termijn • Verbeteren van de economische levensvatbaarheid • Bijdrage aan energievraag en integratie van elektrische systemen • Stimuleren van betrokkenheid en sociale acceptatie Project PUMSWindT2 heeft vragen van de MKB-partners daarbij geïnventariseerd en stelt voor om deze uitdagingen in de volgende werkpakketten aan te pakken: 1. Technologie: Meting & Data verwerking 2. Technologie: LCOE reductie 3. Technologie: Wind- integratie 4. Marktontwikkeling 5. Ontwikkeling demonstratie en testsite
