/energi

Lovende vindteknologi fra DTU solgt til nyt dansk firma

Nyt service- og teknologifirma har netop købt rettighederne til en unik Risø-teknologi, der kan påvise kostbare krøjefejl på vindmøller. Professoren bag opfindelsen er rigtig glad.

Af Sanne Wittrup, torsdag 23. feb 2012 kl. 06:06

Efter otte-ti års udvikling på Risø DTU er en unik teknologi til påvisning af kostbare krøjefejl netop blevet solgt til et nyt, dansk konsulent- og teknologifirma inden for vindmølleindustrien ved navn Romo wind.

Teknologien, der hedder et spinneranemometer og tidligere har været beskrevet her på ing.dk, kan sørge for, at vindmøllen står helt rigtigt i vinden og dermed producerer optimalt.

Læs også: Supernøjagtig måling kan øge vindproduktion markant

Spinneranemometeret er baseret på en industriel standard sonic-vindmåleteknologi, men måler vinden fra vindmøllens spinner foran rotoren i stedet for fra nacellen. Det gør, at målingen ikke bliver påvirket af f.eks. rotorturbulens og derfor måler stabilt under alle vejrforhold.

Romo wind er som nævnt et nyt firma, som går ind og hjælper ejere af eksisterende mølleparker med teknisk at optimere møllernes produktion, og den administrerende direktør, Søren Mouritsen, er meget imponeret over det innovative og grundige arbejde, som professor Troels Friis Pedersen og hans gruppe har udført med at opfinde og udvikle spinneranemometret:

»Vi tror bestemt, at denne teknologi kan blive en vigtig ny opfindelse for vindmølleindustrien – en opfindelse, som på en meget kosteffektiv måde vil give en bedre produktion og et bedre afkast til vindmølleejerne og investorerne,« siger Søren Mouritsen.

For professor Troels Friis Pedersen fra DTU Vind har det været en fornøjelse at konstatere, at systemet fungerer:

»Som forsker er det virkelig rart at opleve, at man kan lave en opfindelse, som bliver fulgt til dørs og kommer ud i et firma, der er engageret i at udvikle den videre og få arbejdspladser ud af det,« siger han.

Læs også: Se Risøs nye instrument hjælpe møller med at finde vinden

Projektet har undervejs fået støtte af EUDP-programmet og købsaftalen suppleres med en aftale om et fortsat forskningssamarbejde mellem DTU og Romo wind.

Spinneranemometret har været længe undervejs, og store vindmøllefirmaer har også været involveret i projektet – uden at det har ført til en konkret købsaftale.

Romos direktør Søren Mouritsen – der har en fortid som biotech-iværksætter i stor stil – mener netop, at firmaer som Romo wind kan spille en vigtig rolle i teknologioverførslen fra universiteterne til vindmøllebranchen:

»Jeg genkender situationen fra biotech/medicinalbranchen for nogle år siden, hvor de store virksomheder ikke havde interesse i eller overskud til at udvikle visse nye teknologier. I stedet blev det de mindre biotechfirmaer, der udviklede de nye teknologier og fik dem gjort klar til hele branchen,« siger han fra Schweiz, hvor Romo wind har sit ene hovedkvarter. Det andet ligger ved Aarhus.

Romo forventer inden for 12-18 måneder at introducere et kit, baseret på spinneranemometret, der nemt kan eftermonteres på eksisterende møller og kan anvendes til at kontrollere vindmøllens krøjeevne.

Søren Mouritsen skønner, at der er 200.000 vindmøller i eksisterende parker, som trænger til at blive optimeret. Han vurderer, at selskabets indsats kan forbedre produktiviteten fra en vindmøllepark med mindst 2-8 procent – primært ved at optimere omkring rotoren på møllen.



23. feb 2012 kl 09:41

avatar

Martin Brorsen

Årlig produktion

Ville godt se en rapport eller artikel over hvordan de estimerer forøgelsen i produktivitet. Selvfølgelig mener Søren Mouritsen, der arbejder med at optimere vindmøller, at der er mange vindmøller i DK som kan optimeres. Men de 2-8% - gælder det kun implementeringen af et spinner anemometer, eller skal der flere forbedringer til? Heller ikke særlig præcis formulering, at der kan opnås 2-8% "primært ved at optimere omkring rotoren på møllen." Dét indebærer jo både pitch, yaw og rotor hastighed, hvilket er de tre nok mest vigtige parametre for power optimering.

Forøvrigt kan det tilføjes, at yaw fejl også er skidt ud fra et vedligeholdelses synspunkt. Der induceres ubehagelige cykliske loads i vingerne når der ikke er perfekt yaw, hvilket reducerer levetid og øger vedligeholdelses udgifterne.


23. feb 2012 kl 11:25

Thorkil Søe

Kan man det?

Det eneste vi nu har brug for er vindmøller, der kan lave strøm ved vindstille.
Hvad koster det at have back-up?


23. feb 2012 kl 11:38

avatar

Martin Brorsen

Re: Kan man det?

Det eneste vi nu har brug for er vindmøller, der kan lave strøm ved vindstille.
Hvad koster det at have back-up?

Øh, du mener hvis vi kører vindmøller som primær energi-kilde, og bruger andre kraftværker som backup? Vil være enormt dyrt og kræver store ændringer i samfundet.

Der er pt. en begrænsning på hvor meget vindenergi kan supplere til årlig elproduktion - men grænsen kan øges med omstruktureringer i samfundet. Tvivler dog på vi nogensinde oplever et samfund som kun bruger vindmøller. Ligesom et samfund der kun består af atomkraftværker er umuligt. Det hele handler om at have en sammensætning af energi-producenter som kan klare dynamikkerne i el-aftagningen. Og dét er slet ikke nemt (fx. det Tyskland døjer med lige nu).


23. feb 2012 kl 13:43

Jens Rasmussen

Er den ikke oveflødig på en bagløber?

Tillykke med det!

Men vil en bagløber-vindmølle, hvor rotoren løber bag ved tårnet, have lige så meget brug for en kostbar krøjemekanisme?

Vil det faktum, at propellen løber bag møllens tårn, ikke nærmest trække propellen på plads i vindstrømmen helt af sig selv?

Når jeg tænker på de små vejmøller, som man køber i tivoli osv., så kan man jo ligesom mærke, at man skal bruge en del energi i hånden på at holde dem op mod vinden (frontløber), mens de ligesom selv regulerer sig, hvis de får lov at løbe som de vil - løst i hånden (bagløber).

Det virker nærmest som om, at de moderne vindmøller er kommet ind i et meget dyrt teknologisk udviklingsspor, hvor alle omkostningerne går til overflødigt materiale, vægt og tekniske mekanismer, der skal styre både det ene og det andet. Hvis man retænker det dominerende design, kan det være, at vindmøller kan blive konkurrencedygtig med andre energiformer, som de kan supplere. Lad mig skitsere:

(0) Grundmodellen ændres fra frontløber til bagløber med tovingede rotorer, som krøjer helt nøjagtigt, af sig selv
(1) To vinger modsat tre i rotoren = 1/3 lettere og billigere rotor
(2) Bagløberens rotor rammer aldrig tårnet = blødere og billigere vinge
(3) Tårnet skal bære meget mindre vægt
(4) Et gittertån er tilstrækkeligt og lettere i sig selv = mindst 1/3 billigere tårn
(5) Fundamenterne / flydedokkene osv. skal bære mindre = billigere funderinger til lands eller til havs

Måske kan havmøllestrøm producerer til en pris på 43 øre / kWh med sådanne ændrede modeller i modsætning til de 61 øre/ kWh, som det koster i dag?
(Rødsand II er lige blevet bygget og taget i brug. Der afregnes EL til 61 øre / kWh på frontløbere med tre vingede rotorer) Landvindmøllers EL koster mindst 60 øre / kWh på trevingede frontløbere. Det er den pris, som energiministeren vil sænke landvindmøllernes afregningspris til frem mod år 2020).


23. feb 2012 kl 14:26

avatar

Martin Brorsen

Re: Er den ikke oveflødig på en bagløber?

Dét du foreslår giver voldsomme problemer så snart man gør møllen stor. Selvfølgelig giver det ikke mening at bruge en masse ressourcer på at forbedre effektiviteten af en have-vindmølle med et par procent. Men når vi snakker de store vindmøller på 3+ MW, så betyder det rigtig meget for cost-benefit analysen.

Tovingede vindmøller giver en frygtelig stor variation i output power - hvilket også er noget man er nødt til at stabilisere tidligt i forløbet. Når vi har et vingefang på ca. 100 m i diameter (5 MW vindmøller har ca. 123 m), så er det jo et stort område af vinden den dækker over. Men vinden har langfra samme hastighed ved 30 m højde som ved 130 m højde, fordi den taber ret meget fart ved friktion ved jorden. Dette kaldes også shear effekt. Men ved 3 vinger, kan shear næsten ikke ses på output power, og er derfor næsten kun et problem for stress på vingerne.

Forøvrigt er tårnet ikke tykt fordi det skal kunne holde til en masse vægt, så reduktion af nacelle-masse giver ikke ret meget. Det store problem er "thrust force" variationer, altså skift i hvor meget vindkraften skubber med, og dét problem gør du kun større ved at fjerne en vinge.

Ved at placere vindmøllen downwind kan man faktisk få bedre energi-udnyttelse af vinden (ikke pga. yaw er nemmere, men fordi man ikke behøver tilte rotor-planet for at undgå vingerne skærer i tårnet). Dette skaber til gengæld højere turbulens, hvilket igen er skidt, da det både skaber variationer i kraft, og kræver mere blade-aktuering for at akkommodere - hvilket betyder tab i produktion.

Forøvrigt skal du passe lidt på med hubris på et område med så stor forskning. Det er ikke et skud i tågen, at der pt. køres med 3-bladet, 3 MW up-wind som standard-model. Der er skam regnet og forsket rigtig meget på området, og skrevet et hav af rapporter om hvilken form giver bedste cost-benefit hvorhenne og hvornår.


26. feb 2012 kl 01:41

Jens Rasmussen

Re: Er den ikke oveflødig på en bagløber?

Forøvrigt skal du passe lidt på med hubris på et område med så stor forskning. Det er ikke et skud i tågen, at der pt. køres med 3-bladet, 3 MW up-wind som standard-model. Der er skam regnet og forsket rigtig meget på området, og skrevet et hav af rapporter om hvilken form giver bedste cost-benefit hvorhenne og hvornår.

Jeg er skam meget lydhør, så det er forfriskende at høre en teknolog udtale sig om problemerne ved at gøre møllerne store.

En havmølle på 2 MW og 2,3 MW ved Horns Rev I og II opnår en capacity factor (CF) på 50%, mens store landbaserede vindmøller på 3 MW gennemgående kun når 30%. Nogle når lidt mindre andre lidt mere. De små 2,3 MW havmøller fra Siemens er uhyre effektive og økonomiske. El fra Rødsand II koster således kun 61 øre / kWh, hvilket svarer til den pris, som energiministeren vil sænke afregningsprisen til for de store landvindmøller. Det batter således meget økonomisk set for en mindre havmølles produktion at hæve produktionen med yderligere 5% gennem den bedre styring mens det netop ikke batter så meget at hæve produktionen med 5% på de store 3MW landbaserede vindmøller. Det skyldes, at de små havmøller producerer meget. Jeg ved ikke hvad du vil frem til med din påstand om at det ikke hjælper så meget på de mindre havmøller som de store 3 MW møller, som står på landjorden. Så vidt jeg kan se, vil styringsforbedringen være mere værd på hver mindre havmølle end den vil være på hver stor landmølle, fordi der hentes væsentlig flere kWh ud af møllerne på havet i forvejen.
(Jeg har anvendt det midterste tal mellem de 2% og 8% produktionsstigning, som nævnes fra artiklen).

Min pointe handler meget om, at de økonomiske potentialer ofte bestemmes af faktorintensiteten. Den er meget større ved en middelvind på 9 m/s end 7 m/s osv, Weibull fordelt, fordi energien stiger med vindhastigheden i tredje. Du fortæller mig, at det kendte dominerende vindmølledesign er forsket rigtigt meget. Det er ganske givet rigtigt. Men skal det forstås således, at man nu har nået toppen af det trevingede dominerende designs tekniske præstations S-kurve? Er det så ikke det dominerende designs begrænsninger, der giver de abnormt lave capacity factors ved mange store landbaserede vindmøller, fordi dette design skal placeres i meget høje middelvinde for at producere? Så er vi altså næsten på toppen S-kurven? Hvis du prøver at fortælle mig det, kan jeg sagtens følge dine pointer. Det nuværende dominerende design producerer altså først rigtigt noget, der batter helt generelt, når møllerne placeres i en høj faktorintensitet, typisk fra 9 m/s middelvind og opefter?

Det er mit udgangspunkt som økonom. Det dominerende design, som vi kender det i dag, kræver langt højere middelvind end man er i stand til at finde på landjorden, eller også placeres de landbaserede vindmøller på en meget uøkonomisk måde uden tanke for, at vindmølledesignet netop kræver meget høje middelvinde for at kunne fungere økonomisk set. Hvis det dominerende vindmølledesign på den måde er blevet fastlåst i en teknologisk udviklingsbane som ikke passer til de vindressourcer man opstiller møllerne i, har vi jo et problem, som kun kan løses på to måder:

(1) Finde steder, hvor middelvindhastigheden passer til møllerne (der vil styringen af krøjningen også være mest værd)

(2) Hvis det er umuligt at finde de vindhastigheder, som møllerne er designet til eller det er for kostbart at flytte møller med det eksisterende design til disse steder, er det interessant at skabe et anderledes grunddesign, hvis det for eksempel kan medvirke til, at man kan placere møllerne billigere på de steder hvor faktorintensiteten er høj. På havet er den i hvert fald > 9 m/s middelvind, hvormed vindmøller med propel kan opnå en høj kapacitetsfaktor

Jeg er inspireret af den akademiske litteratur for såvidt angår forslagene til at genoplive den to vingede mølle for off-shore møller:

Snyder, B. and M. J. Kaiser (2009). "Ecological and economic cost-benefit analysis of offshore wind energy." Renewable Energy 34(6): 1567-1578

Snyder og Kaiser diskuterer, hvordan det nuværende mølledesign ikke har udnyttet det potentiale, der findes på havet i form af andre design muligheder, herunder bagløberen med to vinger. Møllerne må gerne støje mere og være grimme på havet.

Indenfor innovationslitteraturen kan du også orientere dig om, hvor vanskeligt det ofte er for de teknologer som har konstrueret sig et bestemt teknisk paradigme eller særlige teknoøkonomiske paradigmer at forlade dem. Nogle teoretikere mener, at nye teknologier ofte opstår som følge af sammenstød mellem sådanne opfattelser. Fordi der er forsket meget i et bestemt dominerende design, behøver det ikke nødvendigvis at være en forskning, der har forsket ud fra det rigtige teknoøkonomiske paradigme.

Jeg synes, at dine argumenter imod den tovingede havmølle henter meget af sin argumentation indenfor paradigmet om, at møllen og især rotoren skal være meget stor, før der kommer økonomi i en vindmølle. Det er den store rotor, som skaber problemerne med at gå ned i to vinger osv. siger du. Men den enorme rotor skyldes i et vist omfang manglen på vindhastighed på placeringsstederne. Når vindhastigheden bliver meget høj, hvilket den er på havet, kan selv mindre rotorer belægges med meget energi og vinden er mere homogen på havet osv. Så måske kan man netop godt lave mindre men meget billigere vindmølledesign til havet end man kan til landjorden.

Med andre ord, ligesom vi lige har set, at det er mere værd at sætte krøjningssystemet på en mindre havmølle på grund af den højere vindhastighed, kan det også vise sig mere værdifuldt at gå ned i møllestørrelse på havet med to vingede møller, der løber bag tårnet.

Du svarede sådan set ikke på, om bagløberen selv kan krøje helt præcist. Det går jeg således ud fra, at den kan. Dermed er der endnu mere økonomisk potentiale ved at gå ud af en ny udviklingsbane med mindre møller, med to vingede propeller, i blødere og lettere materiale på et billigere gittertårn, for så kan denne kostbare styring også undværes, men gevinsten ved den opnås alligevel!


26. feb 2012 kl 01:54

Michel Berggren

Re: Kan man det?

Ligesom et samfund der kun består af atomkraftværker er umuligt.

Spændende påstand. Vil du påstå det samme for f.eks. kul ? Olie ?

Går naturligvis ud fra at du ikke mener det bogstaveligt - et samfund der kun bygger A værker og ingen huse, skoler, børnehaver, fabrikker etc. naturligvis vil have et problem ;-)

M


26. feb 2012 kl 08:08

avatar

Martin Brorsen

Re: Kan man det?

Tager den nemme først:

Ligesom et samfund der kun består af atomkraftværker er umuligt.

Spændende påstand. Vil du påstå det samme for f.eks. kul ? Olie ?

Går naturligvis ud fra at du ikke mener det bogstaveligt - et samfund der kun bygger A værker og ingen huse, skoler, børnehaver, fabrikker etc. naturligvis vil have et problem ;-)

M

Dét jeg mener, er at a-kraftværker alene ikke kan køre energiforbruget i et samfund - der er simpelthen for store problemer med at følge energiforbrugets udsving. Olie/kul kan, så vidt jeg har forstået (arbejder med vindmøller, ikke el-nettet), langt nemmere følge forbruget. Vindmøller giver her et godt supplement, fordi man kan skrue produktionen så langt ned man vil med kort varsel - til gengæld giver de i sig selv udsving på op til 2%, og har en øvre begrænsning fastsat af vindhastigheden.


@Jens Rasmussen

Der er sket en lille, men væsentlig misforståelse: jeg snakkede om have-vindmøller, ikke hav-vindmøller :-) Det er sandt at hav-vindmøller har en betydeligt højere produktion end land-vindmøller pga. højere middelvind og mindre turbulens. De er til gengæld også dyrere at sætte op og vedligeholde. Der kan dog ikke konkluderes at det er bedre at have mindre vindmøller.

Faktisk har små vindmøller (som kan stå i haven) sjældent en chance for at tjene sig selv ind, og er mere kosmetiske end fornuftige. På dén skala har solenergi en meget bedre skalering. Materialer, opsætning, styring osv. er alt for dyrt ift. energiproduktionen, til gengæld er der ikke de store problemer med at gøre den to-vinget, down-wind osv.

Du svarede sådan set ikke på, om bagløberen selv kan krøje helt præcist. Det går jeg således ud fra, at den kan.

Det er ikke helt ligetil at svare på, eftersom de stort set kun eksisterer som forsøg i forskellige størrelser. Men en krøje-mekanisme er nødvendig hvis man skal følge vinden - eller i det hele taget ønsker at kunne dreje tårnet.

Forøvrigt:
Jeg synes, at dine argumenter imod den tovingede havmølle henter meget af sin argumentation indenfor paradigmet om, at møllen og især rotoren skal være meget stor, før der kommer økonomi i en vindmølle.

Dét er ikke et paradigme - det er matematik. Hér ser vi igen hubris: du tror at vindmølleforskning arbejder indenfor et specifikt paradigme. Dét er overhovedet ikke tilfældet, som også burde være åbenlyst hvis du kiggede på de forskellige forsøg man kører med for tiden :-) Hvorvidt man skal køre med 2 eller 3 vinger, og om den skal være upwind/downwind er ikke et frygtelig kompliceret område. Man kender ret godt konsekvenserne af at tage det ene eller andet valg.

Fx. arbejder jeg selv med at prøve at styre en vindmøller som ikke sidder fast i jorden, og derfor kan vælte - kan dog ikke udtale mig ret meget om det.


26. feb 2012 kl 08:27

avatar

Martin Brorsen

Snyder & Kaiser

Snyder, B. and M. J. Kaiser (2009). "Ecological and economic cost-benefit analysis of offshore wind energy." Renewable Energy 34(6): 1567-1578

Har lige skimmet deres artikel, og er ikke videre imponeret over deres kendskab til vindmøller - selvom deres analyser virker meget fornuftige. De nævner støj som den primære fejl ved downwind vindmøller, og ignorerer fuldstændig at tower shadow skaber cykliske variationer i power og stress - hvilket er dyrt at håndtere. Der er også noget med tårn-konstruktionen, men dét er ikke så meget mit område.


26. feb 2012 kl 14:44

Thomas Gade

Re: Snyder & Kaiser

Snyder, B. and M. J. Kaiser (2009)

Mange af de tunge analyser kræver abbonnement - hvilke åbne rapporter findes der om store 2-vingede bagløbere ? Fx i klassen 100-1.000 kW som dem her : http://www.carterwindenergy.co...html


26. feb 2012 kl 18:02

Thomas Gade

Re: Er den ikke oveflødig på en bagløber?

Det store problem er "thrust force" variationer, altså skift i hvor meget vindkraften skubber med, og dét problem gør du kun større ved at fjerne en vinge.

Der er undtagelser. En passiv 2-bladet balancemølle ("teetering"), med gennemgående bjælke som er bøjningsstiv men torsionsblød, har væsentligt mindre cykliske laster (s67 i http://www.wind-energy-the-fac....pdf ), og de er som vist ovenfor serieproduceret i 300kW størrelse. Enhver fleksibilitet medvirker til at mindske maxlaster, som et siv i vinden. De kunne ikke konkurrere med den danske model, som det ses i http://books.google.dk/books?i...over side 184 på trods af at de var lettere og billigere. Som storm-mølle kunne den derimod være god pga. de meget høje tilladte vindstyrker.

Der har været ganske mange som har forsøgt sig med 2-bladede, i flere omgange : http://www.wind-works.org/arti...html De er vist forsvundet igen.


29. feb 2012 kl 17:24

Jens Rasmussen

Thomas og Martin

Tak for de gode input!

Det er da interessant, at man faktisk har lavet 300 kW udgaver. Kan man ikke let forestille sig, at de tre-vingede modeller på et rund tårn har meget at gøre med støj og æstiske forhold, som betød meget for at udbrede vindmøller på landjorden.

Så der kunne velsagtens ligge et væsentligt potentiale for entreprenante virksomheder i at udvikle mellemstore havmøller ud fra konceptet, især hvis de også bedre kan tåle stormvejr.

Økonomien behøver vel ikke nødvendigvis at blive bedst med de aller største konstruktioner?




29. feb 2012 kl 19:34

Svend Ferdinandsen

Re: Kan man det?

Øh, du mener hvis vi kører vindmøller som primær energi-kilde, og bruger andre kraftværker som backup? Vil være enormt dyrt og kræver store ændringer i samfundet.

Det er jo det vi gør en del af tiden.
24/2 om aftenen brugtes i vest under 1800MW, møllerne producerede 2450MW, kraftværker producerede 1060MW.

En del af kraftværkernes produktion skyldtes sikkert at varmen var nødvendig, men hvor stor en del der var nødvendig til balance/stabilisering ved jeg ikke.
Balance og stabiliseringen burde møllerne betale for, alternativt må de begynde at lave balance selv ved at ændre på effekten, ligesom et kraftværk gør.


29. feb 2012 kl 20:58

avatar

Martin Brorsen

Re: Kan man det?

Øh, du mener hvis vi kører vindmøller som primær energi-kilde, og bruger andre kraftværker som backup? Vil være enormt dyrt og kræver store ændringer i samfundet.

Det er jo det vi gør en del af tiden.
24/2 om aftenen brugtes i vest under 1800MW, møllerne producerede 2450MW, kraftværker producerede 1060MW.

En del af kraftværkernes produktion skyldtes sikkert at varmen var nødvendig, men hvor stor en del der var nødvendig til balance/stabilisering ved jeg ikke.
Balance og stabiliseringen burde møllerne betale for, alternativt må de begynde at lave balance selv ved at ændre på effekten, ligesom et kraftværk gør.

Du har ikke rigtig forstået problematikken. Vindmøller kan KUN nedreguleres - men har et voldsomt varierende loft, der slet ikke hænger sammen med forbruget. Møllerne KAN ikke garantere balance - men kraftværker kan hjælpe på dén front.


01. mar 2012 kl 13:00

Svend Ferdinandsen

Re: Kan man det?

Du har ikke rigtig forstået problematikken. Vindmøller kan KUN nedreguleres -

En nedreguleret mølle kan vel regulere op igen, ellers ender alle møller helt nedreguleret.


Ny i debatten? Opret en brugerkonto

  • Seneste nyt
  • Mest læste
  • Topdebat
Populært på Facebook
 

Nyhedsbrev

Tilmeld dig vores nyhedsbrev.

Eksterne links om klima
Klimadebat.dk