Turbine blade cooling has been a topic of significant interest, as increasing turbine entry temperatures result in higher cooling requirements. The present numerical method divides the blade into a finite number of elements in the span and peripheral directions and solves the heat transfer fundamental equations for convection and conduction in both directions. As inputs, the span and chord gas temperature and heat transfer coefficient distributions are required. The results include high resolution temperature prediction for the blade and coolant, at all span and chord positions. The advantages of the method include the capturing of blade temperature variation in all directions, while considering the thermal diffusion due to conduction. Mach number effects to the resulted blade and coolant temperature are highlighted, as local distribution of the gas static temperature can have a dominant role. The effect of averaging the input parameters to the predicted blade temperature is discussed and finally, different values for the material conductivity are simulated and the results are analysed.
MULTIFILE
Wind turbines are usually clustered in wind farms which causes the downstream turbines to operate in the turbulent wakes of upstream turbines. As turbulence is directly related to increased fatigue loads, knowledge of the turbulence in the wake and its evolution are important. Therefore, the main objective of this study is a comprehensive exploration of the turbulence evolution in the wind turbine’s wake to identify characteristic turbulence regions. For this, we present an experimental study of three model wind turbine wake scenarios that were scanned with hot-wire anemometry with a very high downstream resolution. The model wind turbine was exposed to three inflows: laminar inflow as a reference case, a central wind turbine wake, and half of the wake of an upstream turbine. A detailed turbulence analysis reveals four downstream turbulence regions by means of the mean velocity, variance, turbulence intensity, energy spectra, integral and Taylor length scales, and the Castaing parameter that indicates the intermittency, or gustiness, of turbulence. In addition, a wake core with features of homogeneous isotropic turbulence and a ring of high intermittency surrounding the wake can be identified. The results are important for turbulence modeling in wakes and optimization of wind farm wake control
MULTIFILE
The dynamic inflow effect denotes the unsteady aerodynamic response to fast changes in rotor loading due to a gradual adaption of the wake. This does lead to load overshoots. The objective of the paper was to increase the understanding of that effect based on pitch step experiments on a 1.8 m diameter model wind turbine, which are performed in the large open jet wind tunnel of ForWind – University of Oldenburg. The flow in the rotor plane is measured with a 2D laser Doppler anemometer, and the dynamic wake induction factor transients in axial and tangential direction are extracted. Further, integral load measurements with strain gauges and hot-wire measurements in the near and close far wake are performed. The results show a clear gradual decay of the axial induction factors after a pitch step, giving the first direct experimental evidence of dynamic inflow due to pitch steps. Two engineering models are fitted to the induction factor transients to further investigate the relevant time constants of the dynamic inflow process. The radial dependency of the axial induction time constants as well as the dependency on the pitch direction is discussed. It is confirmed that the nature of the dynamic inflow decay is better described by two rather than only one time constant. The dynamic changes in wake radius are connected to the radial dependency of the axial induction transients. In conclusion, the comparative discussion of inductions, wake deployment and loads facilitate an improved physical understanding of the dynamic inflow process for wind turbines. Furthermore, these measurements provide a new detailed validation case for dynamic inflow models and other types of simulations.
LINK
De energietransitie van fossiele naar duurzame energie krijgt brede maatschappelijk aandacht. Er zijn projecten voor het plaatsen van zonnepanelen en windturbines. Dit betreft zowel nationale projecten (zoals windparken op de Noordzee en de discussies over waterstof) als kleinere lokale projecten in huizen in woonwijken en bedrijfsgebouwen op bedrijventerreinen. Netcongestie is een recente ontwikkeling, wat betekent dat het elektriciteitsnet niet meer genoeg transportcapaciteit heeft om afspraken te kunnen maken voor nieuwe aansluitingen. Netcongestie beperkt de uitbreiding en vestiging van nieuwe bedrijven in sterke mate. De opschaling van de installatie van duurzame bronnen zoals zon- en windenergie wordt er door onmogelijk. Dit leidt tot een sterke vermindering van de toekomstige economische activiteiten en brengt het halen van duurzame-energiedoelstellingen in gevaar. Op korte termijn is volledig fysieke versterking van het net onmogelijk door gebrek aan mankracht en trage vergunningsprocedures. Een tussentijdse oplossing is het optimaal benutten van de netcapaciteit door de werkelijke vraag en aanbod te meten en beter op elkaar af te stemmen. In deze aanvraag stellen wij een onderzoeksaanpak voor om op lokaal bedrijventerreinenniveau deze sturing, vanuit een nauwe samenwerking tussen de netbeheerder, de parkorganisatie en de lokale (MKB) bedrijven op een bedrijvenpark, vorm te geven. Dit verkennend onderzoek begint met het in kaart te brengen van lokale (energie-)behoeftes en oplossingsmogelijkheden op laagspanningsniveau. Dit gebeurt door de informatie van slimme meters en de laagspanningstrafo’s momentaan uit te lezen en met AI de te verwachtte belasting te bepalen. Als bekend is wat de lokale regelmogelijkheden zijn, kan er met de bedrijven worden nagegaan hoe het huidige laagspanningsnet beter kan worden benut voorafgaand aan grote netverzwaring. Wij inventariseren hoe de opties en de voordelen voor de ondernemers op een begrijpelijke manier kunnen worden gepresenteerd, bijvoorbeeld met behulp van een dashboard.
Het project "CompEfficient" onderzoekt het verbeteren van energie-efficiëntie in de productie van composietmaterialen, gebruikt in transport en bouw, zoals vliegtuigen, auto’s, treinen, en windturbines. Composieten zijn gunstig door hun lichtgewicht en sterke mechanische eigenschappen die bijdragen aan lagere CO2-emissies. Dit onderzoek focust op zowel biobased als hoogwaardige thermoplastische composieten, waarbij traditionele fabricagemethoden veel energie vereisen, resulterend in relatief hoge CO2-uitstoot. Geleid door Hogeschool Inholland, met industriële partners Eve Reverse en Cato Composites, streeft dit eenjarige project ernaar energie-efficiëntie te verhogen door het persproces - waarbij materialen worden verwarmd en gevormd - te optimaliseren. Dit omvat het verminderen van energieverlies bij het verwarmen en het drukzetten van materialen. Het project zal bestaande pers- en verwarmingsmethoden evalueren en nieuwe technologieën evalueren en testen in een labomgeving, met als doel het energieverbruik te minimaliseren terwijl de productkwaliteit gehandhaafd blijft. De verwachte uitkomsten zullen bredere implicaties hebben voor de industrie door bij te dragen aan duurzamere productieprocessen en het verminderen van de milieu-impact van de composietproductie. Deze innovaties zullen niet alleen van belang zijn voor de betrokken bedrijven maar kunnen ook internationaal worden toegepast, gezien de groeiende vraag naar energie-efficiënte en milieuvriendelijke productiemethoden. Dit project biedt een kans om de voetafdruk van de composietindustrie aanzienlijk te verminderen en ondersteunt de overgang naar meer duurzame industriële processen.
Als gevolg van de energietransitie wordt het steeds moeilijker om energieaanbod en -vraag op elkaar af te stemmen en ontstaan problemen op het elektriciteitsnet. Energieopslag biedt een oplossing: duurzame energie wordt opgeslagen op momenten dat er aanbod en weinig energievraag is en beschikbaar gesteld wanneer er weinig aanbod en veel vraag is. Lokale opslag biedt een kans om lokale uitval van het elektriciteitsnet te voorkomen en geeft meerwaarde aan duurzame energie. Opslag in waterstof is uitermate geschikt voor zowel toepassingen op MW-schaal (windparken), voor seizoensopslag en voor toepassingen waar distributie relevant is. De wens van bedrijventerreinen om te verduurzamen biedt een kans om gericht aan oplossingen voor lokale energieopslag in waterstof en bijbehorende toepassingen te werken. In dit project werkt de HAN samen met MKB-bedrijven, Saxion, TU Delft, lokale overheden en een aantal overige partners aan het ontwikkelen en optimaliseren van een energieopslagsysteem gebaseerd op waterstof en bijbehorende waterstoftoepassingen op en voor bedrijventerrein IPKW in Arnhem. Beschikbare windenergie van in aanbouw zijnde turbines langs de Rijn bij IPKW vormen de aanleiding voor het ontwerpen, modelleren, construeren en testen van een (geschaald) energieopslagsysteem gebaseerd op de productie, en opslag van waterstof. Specifieke toepassingen op het industriepark worden geïnventariseerd, en waar mogelijk gerealiseerd en gemonitord, voor met name lokaal bedrijfstransport en elektriciteitslevering. Scenario’s voor ontwikkeling en toepassing van de technologie ontwikkeld en haalbaarheidsstudies uitgevoerd. Kennis en expertise worden ontwikkeld om het proces van optimale implementatie van waterstof voor energieopslag in een energieketen met specifieke toepassingen op een bedrijventerrein te ondersteunen. Met dit project bouwen wij voort op de vele eerdere waterstofprojecten die bij de HAN zijn uitgevoerd en maken we gebruik van ons recent gerealiseerde shared facility HAN Waterstoflab op IPKW.
