Assessing the Norwegian Offshore Wind Resources: Climatology, Power Variability and Wind Farm Siting

De norske havvindressursene er fantastiske. Likevel er det ingen operative vindparker i de norske havvområdene. Tatt i betraktning både utslippsmål og forventet økning i elektrisitetsforbruk har regjerningen nå begynt å vise interesse for kraftproduksjon til havs. Å utnyttelse de norske havvområdene til vindkraftproduksjon krever en storskala kartlegging og økt kunnskap om vindressursene. Denne doktorgradsavhandlingen tar for seg kartlegging av vindressursene, tilhørende vindkraftestimat, reduksjon av uønskede hendelser i vindkraftproduksjonen, og optimal plassering av fremtidige havvindparker. Observasjoner og data fra "the 3 km Norwegian Reanalysis (NORA3)'' danner datagrunnlaget for resultatene i avhandlingen. Resultatene er fordelt på fire forskningsartikler. Den første artikkelen ser på hvordan vi kan utnytte den naturlige variasjonen i værsystemene til fordel for vindkraftproduksjonen. Artikkelen svarer på mye vi kan forvente å redusere vindkraftvariabilitet ved å koble sammen vindparker i Nordsjøen og Norskehavet. Ved å koble sammen produksjonssteder vil uønskede vindkrafthendelser, som variabilitet og null-hendelser, reduseres drastisk. I tillegg har vi sett på hvilke værsystemer som er forbundet med langvarige null-hendelser. Typisk vil langvarige null-hendelser, hvor vinden er for svak til å generere vindkraft, sammenfalle med et høytrykk lokalisert over de sammenkoblede vindparkene. På den andre siden, langvarige null-hendelser forårsaket av veldig høy vind vil typisk være forbundet med et lavtrykk nord for de sammenkoblede vindparkene. Den andre artikkelen tar for seg hvorvidt NORA3 kan egne seg som et vindressursgrunnlag i planleggingsfasen av nye havvindprosjekter. Ved hjelp av statistiske metoder gjennomfører vi en grundig validering av vinddataene fra NORA3 i typiske vindturbinhøyder. Konklusjonen er at NORA3 er godt egnet for vindkraftestimering, men at datasettet tenderer mot å gi konservative estimat. For eksempel, modellen underestimerer den observerte vindkraftproduksjonen fordi modellen overestimerer antall hendelser med vind under en typisk nominell vindhastighet (u 11-13 $\mathrm{ ms^{-1}}$). I artikkel tre presenterer vi et nytt vindkraftrelatert datasett: "NORA3-WP: A high-resolution offshore wind power dataset for the Baltic, North, Norwegian, and Barents Seas''. Datasettet er basert på NORA3, og dekker områdene Nordsjøen, Østersjøen og deler av Norskehavet og Barentshavet. NORA3-WP er åpent tilgjengelig for nedlastning, og er generert for å tilrettelegge for at forskere, politikere og besluttningstakere enkelt skal ha tilgang til vindressurser og vindkraftrelatert data i planleggingsfasen av nye havvindprosjekter. NORA3-WP er det første vindkraftrelaterte datasettet som dekker hele den norske økonomiske sonen (NØS). I den siste artikkelen tar vi i bruk relevante datasett (bl.a NORA3-WP) for å presentere den første kartleggingen av hvor egnet de norske havområdene er for vindkraftutbygging. Vi bruker en metode kalt "multi-criteria decision analysis (MCDA)'' i tillegg til "analytical hierarchical process (AHP)'' hvor vi inkluderer kriterier innenfor vindressurser, teknoøkonomiske aspekt, sosial aksept, miljøhensyn og maritime begrensninger knyttet til vind- og bølgeforhold. Resultatet genereres gjennom en baseaktør. Denne aktøren har ikke sterke preferanser for ett sett av kriterier, men ser derimot viktigheten av en et prosjekt med økonomisk lønnsomhet, samt lav forutsetning for potensielle arealkonflikter. Hvor robuste resultatene er blir testet ved å opprette andre aktører med mer distinkte kriteriepreferanser for en fremtidig havvindpark: "investoren'', "miljøaktivisten'' og "fiskeren''. Resultatene viser at den sørlige delen av NØS er relativt sett den best egnede og mest motstandsdyktige regionen for havvindutbygging. Den norske delen av Barentshavet og langs kysten av Midt-Norge er også områder som er godt egnet for havvindproduksjon, men her er resultatene mindre motstandsdyktige mot endringer i hvilke kriterier som er viktige