Parametric Analysis of Offshore Wind Farm Layout Geometry Using a Jensen Wake Model for 15 MW Turbine Systems

Projektet præsenterer en MATLAB-baseret screeningsarbejdsgang til sammenligning af havvindmølleparkers layout. Ved den nominelle kølvandsudvidelseskoefficient på 0,04 giver referencelayoutet en årlig energiproduktion på 7397,50 GWh og en kapacitetsfaktor på 46,91 %. Det højest producerende undersøgte layout, Layout F med 5 × 24 møller, giver 8930,69 GWh om året og en kapacitetsfaktor på 56,64 %, svarende til 20,73 % højere energiproduktion end referencen.

Forskellene mellem de tre bedst præsterende layouts er små. Resultaterne peger derfor på en gruppe af højtydende løsninger frem for ét entydigt optimalt layout. Gevinsterne er betinget af den valgte reference, større mølleafstande, den syntetiske vindfordeling og de forenklede kølvandsantagelser. De kan ikke uden videre overføres til andre lokaliteter eller projekter med faste arealgrænser.

Resultatet er dokumenteret i en international fagfællebedømt open access-artikel i tidsskriftet Wind (MDPI). Projektets bidrag er en dokumenteret og efterprøvbar screeningsprocedure, ikke en ny kølvandsmodel eller optimeringsalgoritme. Arbejdsgangen kan danne grundlag for senere analyser med lokalitetsspecifikke vinddata, mere detaljerede kølvandsmodeller og koblede energi-, areal- og omkostningshensyn.

Projektet undersøger, hvordan geometrien i en havvindmøllepark påvirker kølvandstab, årlig energiproduktion og kapacitetsfaktor. Analysen omfatter 120 Vestas V236-15.0 MW-møller med en samlet installeret effekt på 1,8 GW. Et fast, regulært referencelayout sammenlignes med seks strukturerede layoutfamilier, hvor mølleafstand, række- og kolonnefordeling, rækkeforskydning og samlet rotation indgår som geometriske variable.

Beregningerne kombinerer Jensen–Park-kølvandsmodellen med en syntetisk vindrose med 12 retningssektorer og en Weibull-fordeling for vindhastigheden. Formålet er at etablere en hurtig og gennemskuelig screeningsmetode til tidlig sammenligning af layoutmuligheder. Resultaterne er modelbaserede sammenligninger under ensartede forudsætninger og udgør ikke en lokalitetsspecifik eller målevalideret prognose for energiproduktion.

Projektet kobler energiudbytte til arealanvendelse gennem indikatorer for optaget areal, installeret effekt pr. arealenhed og årlig energiproduktion pr. arealenhed. De undersøgte layouts har samme mølleantal og installerede effekt, men er ikke begrænset til samme areal. En højere energiproduktion kan derfor være forbundet med større arealforbrug og øgede infrastrukturbehov; analysen er ikke en fuld teknisk-økonomisk eller miljømæssig vurdering.

Arbejdet er gennemført ved SEA Business Academy og publiceret af Kenneth Bisgaard Christensen og Per Jørgensen. Ifølge artiklens finansieringsoplysninger har Uddannelses- og Forskningsministeriets FRASCATI-bevilling SEA-FRASCATI-847EU dækket publiceringsgebyret til open access-publicering. Artiklen dokumenterer ikke en særskilt bevilling til hele udviklings- og analysearbejdet.

Projektet er gennemført som en numerisk, parametrisk undersøgelse i MATLAB R2025b med fokus på sammenlignelig og dokumenterbar screening af havvindmøllelayouts.
Metoden kombinerer:

• Generering af strukturerede layouts med 120 møller og variation af mølleafstand inden for 5–12 rotordiametre, række- og kolonnefordeling, rækkeforskydning og rotation
• Beregning af kølvandstab med Jensen–Park-modellen, konstant trykkoefficient på 0,8 og kvadratisk sammenlægning af kølvandsunderskud
• Integration af energiproduktion over 12 vindretningssektorer og 20 vindhastighedsintervaller med en syntetisk vindrose og fælles Weibull-fordeling for alle sektorer
• Tilfældig parametersøgning med gentagne kørsler, konvergenskontrol, følsomhedsanalyse og sammenligning af energiproduktion, kapacitetsfaktor og arealeffektivitet