AuthorsD. M. Culley, S. W. Funke, S. C. Kramer and M. D. Piggott
TitleTidal stream resource assessment through optimisation of array design with quantification of uncertainty
AfilliationScientific Computing, , Scientific Computing
Project(s)Center for Biomedical Computing (SFF)
StatusPublished
Publication TypeProceedings, refereed
Year of Publication2015
Conference Name European Wave and Tidal Energy Conference
Abstract

As the number of tidal stream turbines within an array increases, so the effects of                                                                                                                                                            
that array on the flow, environment, and on the objective measures (such as                                                                                                                                                                    
energy yield or financial profit) begin to suffer the effects of                                                                                                                                                                               
diminishing increases. In addition, it has been demonstrated that                                                                                                                                                                              
optimising the layout of individual                                                                                                                                                                                                            
turbines within an array -- micro-siting -- facilitates significantly increased energy                                                                                                                                                         
harvest for a given number of turbines in a given area, as compared to a `human's                                                                                                                                                              
best attempt' design. The optimal micro-siting design of an array, and therefore                                                                                                                                              
an accurate forecast of the yield of that array, must be found as the product of an                                                                                                                                                            
optimisation exercise which may incorporate turbine parameters, local bathymetry and                                                                                                                                                           
a host of other practical, physical, legal, financial or environmental constraints.                                                                                                                                                            
                                                                                                                                                                                                                                               
The number of turbines within an array proposed for a given site has                                                                                                                                                                  
an even greater effect on the yield of that array and is consequently a problem                                                                                                                                                                
of critical importance. Like the micro-siting design, this also cannot be                                                                                                                                                                      
solved directly but must be approached through a process of iterative                                                                                                                                                                          
optimisation. Consequently, only through determining the optimal number of turbines                                                                                                                                                            
and their arrangement, can a reliable estimate of the accessible tidal                                                                                                                                                                         
resource on a site be made.                                                                                                                                                                                                                    
                                                                                                                                                                                                                                               
Having determined the optimal array design it is imperative that the sensitivity                                                                                                                                                               
of the design to the modelling assumptions can be quantified and fully understood. In this paper                                                                                                                                               
a framework for the design of tidal turbine arrays (both size and micro-siting) is presented                                                                                                                                                   
with functionality to measure the sensitivity of the objective function with respect to the                                                                                                                                                    
modelling parameters.    

Citation Key23602

Contact person