/energi

Nordmænd gør vindmøller hydrauliske: Generatoren står på jorden

Et norsk firma vil halvere vægten på vindmøllernes toppe ved at konstruere verdens største, hydrauliske gear, som skal gøre det muligt at transmittere kraften ned gennem tårnet til en generator på jorden.

Af Kent Krøyer, torsdag 03. jan 2008 kl. 14:32

Det kun et år gamle, norske firma Chapdrive vil flytte grænsen for, hvor store hydrauliske gear man kan bygge og dermed bane vejen for en ny generation af kæmpemøller.

Nordmændene vil udnytte, at der er næsten to års ventetid på gearkasser til vindmøller, og vinde fodfæste på markedet.

Foreløbig er en Vestas-generator på 225 kW ved at blive installeret Valsneset i Bjugn, hvor der er en prøvestation for vindkraftteknologi. Vestas-gearkassen skal afmonteres og erstattes med Chapdrives hydrauliske, hvorpå en testrække indledes.

En vindmølle med et hydraulisk gear overfører kraften via hydraulisk tryk, der transmitteres ned gennem mølletårnet gennem hydraulikledninger, for eksempel til en bygning ved møllens fod, hvor oroduktionen af elektricitet kan.

Metoden betyder, at mølletoppens vægt kan halveres, hvilket åbner nye muligheder for design af kæmpemøller. Omsætningsforholdet mellem møllens langsomme omdrejningstal og generatorens hurtige omdrejningstal kan også løses hydraulisk.

Udfordringen, som Chapdrive skal overvinde først, er, at så store hydrauliske gear aldrig er blevet bygget før.

»Vi skal i første omgang køre testen frem til marts, men håber at kunne forlænge, så vi fortsætter 2008 ud,« sier førsteamanuensis Ole Gunnar Dahlhaug ved Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Universitet, NTNU.

Med tiden skal de hydrauliske gear op på en størrelse, der kan klare 5-10 MW, som vindmølleproducenterne gerne vil benytte til havmøller.

»De største hydrauliske gear, der findes i dag, kan håndtere 1,2 MW. Vi mener, det er muligt at skalere dem op,« siger direktør Åsmund Furuseth, Chapdrive, til Forskning.no.

Anden testfase begynder allerede i år, hvor en vindmølle på 1 MW skal tages i brug. Tredje fase er ikke fastlagt endnu, men Chapdrive håber på at denne fase vil omfatte test af en mølle på 3-5 MW.

Chapdrive lever af investeringer på godt 13 millioner kroner fra blandt andet NTNU, Statoil og Northzone Ventures.



03. jan 2008 kl 15:17

avatar

Knud Nielsen

Legoland-møller

Det er smukt at se norsk olie-penge blive brugt fornuftigt på en rigtig stor legeplads. :)

Hydraulic-motorer er 'små' ting som det er stort set umuligt at få mere end 8.000 timers garanti på.

De største af disse har et ry for kun at overføre 60 % af kraften.

Gad vide om Vestas 'gav' dem møllen bare for sjov. Men god arbejdslyst!!


03. jan 2008 kl 16:23

Erik Nørgaard

Re: Legoland-møller

Kan nogen måske forklare eller begrunde, hvorfor man ikke dropper de der gear, og nøjes med en generator, der laver (mangepolet) vekselspænding (energi), der ensrettes og "hakkes" til DC-HØJ-spænding (langt mindre transformere) der så "søsættes" og "sejles" i land uden kapacitive problemer.

Er det ikke lidt "overtro" at bygge møllerne så store, når de tilhørende problemer med "service" vokser langt mere end effektiviteten.

Jeg mener at en "opstilling" af adskillige 1 MW havmøller kan give nogle "kunstværker" der kan nydes på Google-Earth.

At der så er adgang til reservedele samt at det er muligt at servicere enhederne "øjeblikkeligt" og at "tingene" kan håndteres uden de kæmpekraner man ellers skal bestille, ja det er nok en "ulempe" man bliver nødt til at affinde sig med.
Vingerne skal jo også vaskes og kontrolleres med jævne eller ujævne mellemrum - så vidt jeg husker.
"Vasketøjet" bliver ikke så stort og kostbart, så man kan ligefrem have flere enheder. ;-D

HYDRAULIK - tja hvorfor egentlig ikke. Energien er jo gratis, men jeg ville alligevel hellere "transformere" bevægelsen elektrisk i stedet for mekanisk.

DROP DE DER GIGAMØLLER OG LAV NOGLE, DER KAN ANVENDES I PRAKSIS. (undskyld jeg råber så højt)


03. jan 2008 kl 20:35

Niels Christian Zahl Larsen

Skæmmende møller

Jeg erindrer, at jeg skulle have en zone tilladelse for at genopføre en staldbygning efter en stormskade i '99, fordi jeg bor indenfor en byggelinie. Med hvilken hjemmel tillader man disse afskyelige vindmøller, der ødelægger vores udsyn, og som i øvrigt forurener omgivelserne med infralyd.


03. jan 2008 kl 20:38

John Larsson

Største hydrauliske converter??

"Metoden betyder, at mølletoppens vægt kan halveres, hvilket åbner nye muligheder for design af kæmpemøller. Omsætningsforholdet mellem møllens langsomme omdrejningstal og generatorens hurtige omdrejningstal kan også løses hydraulisk.

Udfordringen, som Chapdrive skal overvinde først, er, at så store hydrauliske gear aldrig er blevet bygget før."

Der er nu bygget væsenlig større hydrauliske convertere end hvad man har brug for i en vindmølle, men problemerne er nu så store, at jeg ikke tror på den løsning nogensinde vil blive standard!

Da dampturbiner erstattede dampmaskiner i skibsfarten, havde man et stort behov for gearing, nedgearing. I skibe kunne man løse det ved elektrisk momentomvandling. Dét skete, og sker stadig i fx isbrydere, men her er begrundelsen en lidt anden end momentomvandling. Hermann Föttingers hydrauliske momentomvandler løste problemet og hans konstruktion har senere fået efterfølgere i fx automatgearkasser til biler. I Föttingers momentomvandler er pumpe og hydraulikmotor sammenbygget til en enhed og dermed kan transmissionstabet holdes på et rimeligt niveau. Hvis man, som nordmændene nu påtænker, adskiller pumpe og hydraulikmotor, vil tabet stige dramatisk. Dertil kommer det særlige problem at trykrøret skal tage hensyn til at mølletoppen roterer på tårnet!

Hydrauliktranmissioner er uegnede til store effekter!


03. jan 2008 kl 22:49

avatar

Holger Skjerning

Mekanisk overførsel...?

Jeg er ikke M-ingeniør, men lytter spændt til "hydraulik-forslaget".
Kan man ikke overføre momentet vha et simpelt vinkelgear i møllehatten til et torsionsrør (kardanaksel) ned gennem tårnet, og så sætte generator og gear service-venligt dernede.
Og vel at mærke med få procents effekttab.
Jeg er klar over, at det vil give et kraftmoment på møllehatten, men det kunne vel overvindes ved to modsat roterende aksler??? - Eller ved at montere vingernes akse lidt vandret forskudt i møllehatten.
Darrieux-møllerne (nu sjældne) havde jo lodret rotationsaksel - og generatoren i bunden.


04. jan 2008 kl 01:25

Mikkel Christensen

Hvorfor mekaniske gear?

Er det ikke meget smartere helt at undgå de store tunge og uholdbare (går vist ofte i stykker) gearkasser?

Jeg synes det virker mere logisk at bruge noget power elektronik.
Det er blevet meget lettere og billigere at producere end det var en gang.


Er der nogen kyndige der ved hvorfor man bruger mekaniske gear, i stedet for blot at lade generatorens output (ampere/volt/frekvens) variere med rotationshastigheden, og så efterfølgende konvertere det nøjagtig til elnettets behov?
Teknologien er jo kendt og veludviklet i næsten alle størrelser i forbindelse med Uninterruptible Power Supplies, samt når forskellige vekselstrøms netværk skal bindes sammen ved midlertidig at konvertere til jævnstrøm (det famøse 600 MW kabel under Storebælt som et eksempel).

Man kunne også vælge i stedet at lade møllen køre med konstant hastighed, ved at variere den elektriske modstand i generatoren i takt med skift i vingernes moment (altså alt efter hvor meget det blæser).

Jeg synes desuden at have hørt at Siemens laver nogle vindmøller på denne måde - er der eventuelt nogen her som ved mere om det?

Vh Mikkel


04. jan 2008 kl 01:40

Mikkel Christensen

Re: Hvorfor mekaniske gear?


Jeg synes desuden at have hørt at Siemens laver nogle vindmøller på denne måde - er der eventuelt nogen her som ved mere om det?

Jeg tror måske det var dette jeg tænkte på:
http://www.powergeneration.sie....htm

Dog kan jeg se at de også har en "gearbox".
http://www.powergeneration.sie...-93/

Jeg ved dog ikke om den har "flere" gear, eller de blot nøjes med én bestemt udveksling, og lader elektronikken klare resten.


04. jan 2008 kl 01:49

Per L. Grunth

Re: Mekanisk overførsel...?

John skriver: "Omsätningsforholdet mellem möllens langsomme omdrejningstal og generatorens hurtige omdrejningstal kan ogsaa löses hydraulisk".

Nu gaar det norske forsög jo i förste räkke ud paa at spare vägt i möllehatten. Men hvis en hydraulisk transmission ikke kan dämpe det uregelmässige moment, som paa de nyere möller skaber gearhavarier men maaske tilmed giver et betydeligt effekttab, saa lyder Holgers forslag om en mekanisk transmission jo interessant. Ved at overföre momentet som en langsom rotation til basis, burde det väre muligt helt at undgaa det problematiske og ret bekostelige gear.

Store langsomt roterende generatorer med lodret aksel er jo kendt fra vandkraftanläg. Nederst i taarnet spiller vägt og dimension jo ingen rolle og det vanskelige tekniske problem ved disse generatortyper, - det bärende leje - er jo forlängst gennemarbejdet og udviklet til at klare langt större generatorer end der her kan blive tale om.

Mvh Per Grunth


04. jan 2008 kl 01:49

Per L. Grunth

Re: Mekanisk overførsel...?

John skriver: "Omsätningsforholdet mellem möllens langsomme omdrejningstal og generatorens hurtige omdrejningstal kan ogsaa löses hydraulisk".

Nu gaar det norske forsög jo i förste räkke ud paa at spare vägt i möllehatten. Men hvis en hydraulisk transmission ikke kan dämpe det uregelmässige moment, som paa de nyere möller skaber gearhavarier men maaske tilmed giver et betydeligt effekttab, saa lyder Holgers forslag om en mekanisk transmission jo interessant. Ved at overföre momentet som en langsom rotation til basis, burde det väre muligt helt at undgaa det problematiske og ret bekostelige gear.

Store langsomt roterende generatorer med lodret aksel er jo kendt fra vandkraftanläg. Nederst i taarnet spiller vägt og dimension jo ingen rolle og det vanskelige tekniske problem ved disse generatortyper, - det bärende leje - er jo forlängst gennemarbejdet og udviklet til at klare langt större generatorer end der her kan blive tale om.

Mvh Per Grunth


04. jan 2008 kl 03:42

avatar

Henning Sørensen

Re: Re: Mekanisk overførsel...?

Er der nogen kyndige der ved hvorfor man bruger mekaniske gear, i stedet for blot at lade generatorens output (ampere/volt/frekvens) variere med rotationshastigheden, og så efterfølgende konvertere det nøjagtig til elnettets behov?

Jeg vil ikke kalde mig kyndig, men hvis man bruger en asynkron motor/generator med flere hastigheder, bruger man blot den vikling der passer best til den givne vind. Gearet har kun et udvekslingsforhold, og det skal speede omdrejningstallet op, fordi jo hurtigere rotoren/generatoren kører, jo mindre behøver motoren/generatoren at være. Mer-effekten er stort set ligefrem propertional med omdrejningstallet. Uden gear skal motoren/generatoren være mange gange større, og dermed tungere. Gearet der der for at spare vægt.


04. jan 2008 kl 03:48

Mikkel Christensen

Re: Re: Re: Mekanisk overførsel...?

Gearet har kun et udvekslingsforhold, og det skal speede omdrejningstallet op, fordi jo hurtigere rotoren/generatoren kører, jo mindre behøver motoren/generatoren at være.

Vil det sige at jeg har misforstået det, når jeg troede at Vestas havde to eller tre gear i huset, og at der kun et ét gear?

Hvis så, har det da altid været sådan?
Jeg mente nemlig bestemt at de havde flere (2 eller 3) mekaniske gear som de skifter mellem, og at det var en grund til at deres møller var ekstra tunge og sårbare.


04. jan 2008 kl 08:27

Thomas Lundgård Andersen

Re: Re: Re: Re: Mekanisk overførsel...?

Så vidt jeg ved kører Vestas's møller kun med 1 gear. Tilgængel bliver der lavet en stjerne/trekant (Y/D) omkobling af statoren for at optimere vindudbyttet ved lave vindhastigheder. Vestas bruger også en dobbeltfødet induktionsmaskine, hvilket gør det muligt at lade vingerne snure med den helt optimale hastighed hele tiden. Der bruges en konverter til et styre spænding/frekvens på rotoren.

Den helt optimale hastighed er vindens hastighed gange en "vinge-konstant", som giver den helt optimale vingetiphastighed/periferihastighed for at få så meget energi som muligt ud af vinden.

Det var mere i gamledage da man kørte med synkrongeneratorer i møllerne at det var smart at have flere gear i sin vindmølle.

Siemens derimod kører med en fullscale konverter og en simpel asynkronmaskine, og fører DC ned igennem tårnet og vekselretter det ved foden af møllen.


04. jan 2008 kl 10:29

avatar

Johnny Kristensen

Re: Re: Re: Re: Re: Mekanisk overførsel...?

For ikke så længe siden stod der i ing. at den måde vi i danmark laver vindmøller på, bliver af andre omtalt som "den danske måde", altså vinger -> gear -> generator. Hvis ikke møllen er i fase, så kommer den det ved at blive bremset med strøm fra nettet.
Vi er måske ikke helt ene om at gøre det sådan, men stort set.

Efter min opfattelse betyder denne faste kopling, hvor vingernes omdrejningshastighed skal passe med netfrekvensen (*gearing), en unødig belastning af gear og lejer, når fasen skal tilpasses løber strømmen den anden vej og denne kortvarige men kraftige kraft retningsændring.


04. jan 2008 kl 11:29

Martin Herløv

Re: Mekanisk overførsel...?

Jeg er ikke M-ingeniør, men lytter spændt til "hydraulik-forslaget".
Kan man ikke overføre momentet vha et simpelt vinkelgear i møllehatten til et torsionsrør (kardanaksel) ned gennem tårnet, og så sætte generator og gear service-venligt dernede.
Og vel at mærke med få procents effekttab.
Jeg er klar over, at det vil give et kraftmoment på møllehatten, men det kunne vel overvindes ved to modsat roterende aksler??? - Eller ved at montere vingernes akse lidt vandret forskudt i møllehatten.
Darrieux-møllerne (nu sjældne) havde jo lodret rotationsaksel - og generatoren i bunden.

Ud over det virker logisk at få fjernet nogle af de tungere elementer fra toppen, ville nærheden til møllefundamentet måske også medføre at man begynder at overveje anvendelse af de 12-14 grader der hersker i frostfri dybde og lade disse indgå i varme/køleregnskabet?


04. jan 2008 kl 15:12

Michel Coene

Gruppering af møller

Hvis du opstiller flere møller, kan man så ikke opnå lavere driftsomkostninger med at gruppere energien? Tænk på en møllepark på havet med >10 møller. I sted for al den dyre gears og elektronik driver de en kompressor til luft eller hydraulik. Saml alle trykluft op i en enkelt tank og styr en generator derfra. Selvfølgeligt vil du have et stort tab af energi på grund af konversion af energi og transport af trykluft / olie. Til gengæld skal du kun betale for al den dyre skrammel et enkelt gang. Og en stor del af vedligeholdelse kan foregå fra et skib, i sted for at droppe folk fra en helikopter. Vil de mindre omkostninger ikke betale for energitabet?


05. jan 2008 kl 22:40

Svend Ferdinandsen

Re: Hydraulik

Jeg spekulerer over om det bliver så meget lettere og enklere. 1KW kræver så vidt jeg lige kan regne ud 1L/s ved 10bar. Så 1MW er en solid væskestrøm og et solidt tryk. Pumpen i tårnet bliver derfor af anselige dimensioner ligesom rørene. Som andre stiller jeg også spørgsmål ved tab og muligheder for at lave det, men har i øvrigt ingen erfaring med hydraulik.
Jeg ville blot relatere effekterne til de reelle forhold.


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