WHYBS – Wind and hydrogen systems

Artur Zarske

Den snabba utbyggnaden av förnybar energiproduktion skapar stora möjligheter att bygga ett helt hållbart energisystem. Samtidigt är integreringen av variabel vind- och solkraft i regionala elnät fortfarande en komplex utmaning. Mina doktorandstudier, som bedrivs inom projektet WHYBS (Wind and Hydrogen Systems), undersöker hur storskaliga havsbaserade vindkraftsparker kan integreras med vätgasproduktion för att möjliggöra flexibel energilagring, stödja hållbara transporter, stärka stabiliteten i elnät på öar som Gotland och bidra till den gröna omställningen.

Genom att utveckla optimeringsmodeller för både systemplanering och driftstyrning syftar vår forskning till att ta fram effektiva och praktiskt användbara strategier för integrering av vind- och vätgassystem. Den bidrar också till en ökad förståelse för de nuvarande och framtida utmaningar som dessa system kan förväntas möta.

Ett centralt fokus i forskningen är att undersöka hur olika styrstrategier för vindkraftsparker och varierande miljöförhållanden påverkar såväl elproduktion som vätgasproduktion. Vi utvecklar modeller för att simulera och optimera samspelet mellan varierande vindresurser samt lagring och distribution av vätgas. Detta ger värdefulla insikter för utformningen av robusta och skalbara energisystem. Det övergripande målet är att omsätta den tekniska potentialen hos vind- och vätgassystem i praktiska lösningar som stödjer en hållbar energiomställning.

Om mig

Jag har en kandidatexamen i läkemedels- och kemiteknik samt en civilingenjörsexamen i processteknik, båda från Berliner Hochschule für Technik (BHT). Med en stark grund inom processteknik och simulering bedriver jag för närvarande doktorandstudier i förnybar energiteknik vid Uppsala universitet. Min forskning kombinerar energisystemanalys, beräkningsmodellering och systemoptimering, där teknisk expertis förenas med tillämpad problemlösning.

Jag drivs av en vilja att utveckla praktiska lösningar för en hållbar energiframtid och att stödja en effektiv integrering av förnybara tekniker i verkliga energisystem.

Mandar Kadwekar

Vind- och vätgasprojektet (WHBYS) syftar till att stödja Gotlands omställning till ett helt förnybart energisystem genom att utveckla hållbara lösningar som bidrar till att minska koldioxidutsläppen. Ett av projektets huvudsakliga mål är att använda överskottsel från vindkraftsparker under perioder med låg efterfrågan i elnätet för att producera grön vätgas.

Vindkraft är dock i grunden varierande eftersom vindhastigheter och atmosfäriska förhållanden ständigt förändras. Samtidigt kräver elektrolysörer tid för att nå lämpliga driftstemperaturer och trycknivåer innan vätgasproduktionen kan starta effektivt.

Att i förväg kunna uppskatta hur mycket el en vindkraftspark sannolikt kommer att producera kan därför hjälpa vätgasproduktionssystemet att förbereda sig för perioder med överskott av vindenergi. Det är här mitt doktorandprojekt kommer in.

Min forskning fokuserar på att utveckla maskininlärningsmodeller och surrogatmodeller för kortsiktig effektprognostisering i havsbaserade vindkraftsparker. En viktig del av arbetet är att identifiera de storskaliga strömningsmönster och atmosfäriska förhållanden som har störst påverkan på vindkraftsparkers elproduktion.

Projektet bygger på utvecklingen av en omfattande högupplöst databas med atmosfäriska strömningsfält och strömningsfält i vindkraftsparker. Dessa genereras med hjälp av storskaliga virvelsimuleringar (Large-Eddy Simulations, LES) i EllipSys3D-lösaren, i nära samarbete med Danmarks Tekniske Universitet (DTU).

Den resulterande databasen kommer därefter att användas för att utveckla och träna surrogatmodeller som kan ge snabba och effektiva prognoser för elproduktionen i vindkraftsparker.

Om mig

Jag brukar presentera mig som ingenjör med ett starkt intresse för strömningsmekanik och aerodynamik, kombinerat med erfarenhet av numeriska metoder och beräkningsmodellering. Numera beskriver jag mig ibland även som datavetare, eftersom en stor del av mitt doktorandarbete handlar om att hantera och analysera stora datamängder.

Jag har en kandidatexamen i maskinteknik från ITM University i Indien och en masterexamen i mekanik- och processteknik från Technische Universität Bergakademie Freiberg i Tyskland. Min akademiska bakgrund har gett mig en gedigen grund inom strömningsmekanik och beräkningsströmningsdynamik (Computational Fluid Dynamics, CFD).

Under mitt examensarbete på masternivå simulerade jag flöden i det atmosfäriska gränsskiktet för att utvärdera vindförhållanden vid potentiella platser för landbaserad vindkraft. Den erfarenheten ledde mig så småningom vidare till min nuvarande doktorandforskning.

Jag drivs av möjligheten att använda mina kunskaper för att möta hållbarhetsutmaningar, exempelvis genom att utveckla energilösningar med ett lägre klimatavtryck. Det är också det som väckte mitt intresse för vindenergiområdet.