AWEsim : a geometry-resolved aero-servo-elastic framework for airborne wind energy simulations

Airborne WindEnergie (AWE) of vliegende windenergie is een nieuwe hernieuwbare energie techniek die windkracht omzet met autonoom bestuurde vliegtuigen. Deze vliegtuigen vliegen aan een kabel in cirkel- of 8-vormige patronen dwars op de wind. Omdat ze veel hoger vliegen dan gewone windturbines, kunnen ze sterkere en constantere wind stroom gebruiken. Dit kan helpen om meer hernieuwbare energie op te wekken met minder materiaalverbruik. In dit onderzoek ontwikkelde ik AWEsim, een gedetailleerde computersimulatie die de beweging, aerodynamica, en de vervormende structuur van zo’n vliegtuig tegelijk kan berekenen. Deze combinatie is nodig omdat AWE-vliegtuigen erg dynamisch reageren op stuurbewegingen en windvlagen. Die ingewikkelde interactie, genaamd aero-servo-elasticiteit, bepaalt in grote mate hoeveel energie het systeem kan leveren en hoe veilig het vliegt. Met AWEsim simuleer ik een AWE-vliegtuig dat drie opeenvolgende vermogenscyclussen vliegt in realistische windomstandigheden. De resultaten tonen hoe de luchtstroming rond de vleugels verandert tijdens de cyclus, hoe het toestel reageert op de stuurcomputer, en hoe de vleugels tijdens de vlucht doorbuigen. Zo krijgen we inzicht in effecten die vereenvoudigde modellen niet kunnen voorspellen. Deze kennis helpt om AWE-systemen betrouwbaarder en efficiënter te maken, en brengt de technologie dichter bij grootschalige inzet in een toekomst met volledig hernieuwbare energie.