Hvordan havbølger påvirker havvindenergi

Havvindenergi vokser raskt i takt med verdens overgang til fornybar kraft. Men havoverflaten under turbinene er langt fra stille. Den beveger seg kontinuerlig og former luftstrømmen over seg gjennom komplekse vind–bølge-interaksjoner. Disse samspillende kreftene endrer ikke bare vindhastighet og retning, men påvirker også turbulensen i den nedre delen av atmosfæren. Resultatet er at bølger spiller en avgjørende rolle for hvor effektivt havvindparker kan produsere energi.

De fleste eksisterende modeller behandler fremdeles havoverflaten som flat og overser bølgenes innflytelse på den marine atmosfæren. Denne forenklingen begrenser nøyaktigheten under virkelige forhold til havs. I sitt arbeid har Xu Ning utviklet en ny parameteriseringsmetode som fanger den fysiske essensen av vind–bølge-interaksjon, med særlig fokus på hvordan dønninger påvirker vindfeltet over havet. Metoden beskriver bølgeinduserte krefter direkte i de atmosfæriske bevegelseslikningene og gjør det mulig å beregne hvordan ulike bølgekomponenter endrer utvekslingen av momentum mellom luft og sjø. Integrert i et høyoppløselig simuleringsrammeverk gjør denne modellen det mulig å studere vindparkers oppførsel under realistiske og varierende sjøtilstander.

Resultatene viser mekanismene som forklarer hvordan bølger påvirker strømningene i det atmosfæriske grenselaget og ytelsen til havvindparker. Dønninger kan i stor grad endre innstrømningen og oppvåkningen bak turbinene, og føre til effektvariasjoner på over 20 prosent under visse forhold. Samtidig undersøker studien hvordan arealbehovet og effektiviteten til store havvindparker på gigawattnivå avhenger av både atmosfæriske og bølgemessige forhold. Funnene gir ny innsikt som kan bidra til bedre forutsigelse og vurdering av havvindparkers ytelse under dynamisk skiftende marine omgivelser.

Personalia

Xu Ning (f. 1994) har en mastergrad i skipsdesign og havteknikk fra Shanghai Jiao Tong University i Kina. Han har utført sitt doktorgradsarbeid ved Geofysisk institutt, Universitetet i Bergen, som en del av Bergen Offshore Wind Centre (BOW). Hovedveileder er Mostafa Bakhoday Paskyabi (UiB), med biveiledere Björn Maronga (Leibniz Universität Hannover) og Elie Bou-Zeid (Princeton University).