MAS540 Havvind for ingeniører

Innhold og oppbygning

Det er betydelig global interesse for å utnytte fornybar energi fra jordens hav. Med Europas største vindressurs er det ingen overraskelse at havvind har blitt et viktig satsningsområde i Norge. Store vanndybder langs Norges kysten krever flytende strukturer, noe som betyr nye teknologiske og logistiske utfordringer.

Dette faget skal gi en dyptgående oversikt over energikonvertering fra vinden til havs, med fokus på anvendt kunnskap for design og drift av havvindturbiner. Studentene skal få en bred forståelse av de fysiske energikonverteringsprosessene i rammen av de økonomiske og miljømessige begrensningene. Faget tar sikte på å ruste studentene til fremtidige roller i industri og akademia relatert til energi fra havvind.

Innhold og oppbygging

• Introduksjon til havvind - en oversikt over de forskjellige typer metoder og anlegg, markedet, kostnader, regelverk og aktuelle utviklinger.
• Miljøforhold til havs: Variabilitet av vind-, bølge- og tidevannsforhold. Statistisk beskrivelse av disse.
• Aerodynamikk av vindturbiner: Airfoil teori, Turbinblader, Blad-element-metode (BEM), Effektkurver, Strømningseffekter på turbin- og vindpark skala.
• Strømningssimulasjon og geometrioptimering på forskjellige skalaer: Panelmetoder til strømningssimulasjon, og bruk av optimeringsalgoritmer til forbedret design.
• Hydrodynamikk av havvindturbiner: Grunnleggende bølgeteori, Laster på bunnfaste havvindturbiner. Flytende vindturbiner, Installasjon og vedlikehold, Miljøpåvirkning, Innovative havvind konsepter.
• Tidevannsenergi: Tidevannsdemning og tidevannsstrømturbiner. Grunnleggende konsepter. Samlokasjon med havvind. Effektøkning i en kanalstrømning, Kavitasjon.

Læringsutbytte

Etter du har tatt MAS540 skal du være i stand til:

Kunnskap

• Beskrive vind-, bølge- og tidevannsressurser og forstå statistiske modeller.
• Demonstrere en omfattende forståelse av ulike havvind konsepter, skille deres respektive fordeler og ulemper og kommunisere underliggende fysiske grenser.
• Kjenne til aktuelle utfordringer med hensyn til design, installasjon og regelverk, og vurdere implikasjonene deres i en større teknisk kontekst.
• Bruke verktøy og modeller for å beregne effekt, krefter og levedyktighet.

Ferdigheter

• Regne på effekt og belastninger for havvind og tidevannsturbiner.
• Kombinere ressursdata med effektberegninger for å estimere energiproduksjon.
• Anvende aktuell programvare som brukes i bransjen.
• Bruke kunnskapen kreativt for å formulere egne løsninger for å tilfredsstille økonomiske og tekniske krav.

Generell kompetanse

• Rapportskriving og bruk av programvare.
• Bruk av vitenskapelig notasjon og gjennomføring av komplekse beregninger og avledninger.
• Evne til å gjennomføre gruppearbeid og individuelt arbeid.

Krav til forkunnskaper

Ingen.

Anbefalte forkunnskaper

MAS123: Energi: Forbruk, kilder og teknologi.

MAS220: Grunnleggende fluidmekanikk.

Grunnleggende kunnskap i Matlab eller Python.

Undervisnings- og læringsformer

Forelesninger med notater i form av slides og litteraturkilder. Praktiske laboratorieøvinger ved bruk av simulasjonsverktøy.

Obligatorisk læringsaktivitet

To obligatoriske skriftlige gruppeoppgaver

• Skrive to rapporter som dokumenterer utførte labøvelser.
• Obligatorisk tilstedeværelse under gruppearbeid.

Vurderingsform

Skriftlig skoleeksamen, 4 timer.

Tid og sted for eksamen blir opplyst på Studentweb.

Karakterskala A-F, der F er ikke bestått.

Hjelpemidler ved eksamen

Alle kalkulatormodeller tillatt.

Generelt formelark for faget er vedlagt eksamen.

Mer om hjelpemidler

Faglig overlapping

• MAS312 - Fornybar havenergi - Reduksjon: 10 studiepoeng