Synet af centrifugen, som den ph.d.-studerende Rasmus Klinkvort fra DTU bruger til at teste vindmøllefundamenter henleder tankerne på James Bond-filmen Moonraker, hvor den engelske superagent næsten bliver mast ihjel i en løbsk centrifuge af den slags, som astronauter bruger til at træne opsendelse i en rumraket.

Forskellen er bare, at den geotekniske centrifuge på DTU, som Rasmus Klinkvort bruger til sine forsøg, snurrer rundt med 150 omdrejninger i minuttet og påvirker modelopstillingen med 50 gange tyngdekraftens acceleration (g), hvilket er rigeligt til at kvase selv den sejeste superspion. Hvis et menneske vejer 70 kg og bliver påvirket med 50 g, så vil det for den person føles, som om han eller hun vejer 3.500 kg. De færreste mennesker kan overleve at blive påvirket med mere end 9 g.

Rasmus Klinkvort forsker i vindmøllefundamenter, fordi han vil bidrage til udviklingen af miljørigtig vindenergi. Et af de store problemer med vindenergi er, at en kilowatttime el fra en havvindmølle i dag er væsentligt dyrere, end en kilowatt time fra et kulkraftværk.

En del af forklaringen på den høje pris på vindmøllestrøm er, at det er dyrt at stille havvindmøller op. En fjerdedel af de penge, det koster at bygge en vindmølle er udgifter til fundament og installation af møllen. Særligt når Danmark i fremtiden skal bygge vindmølleparker på dybere vand i Nordsøen og i Østersøen vil en stor del af prisen pr. vindmølle gå til fundamentet.

Rasmus Klinkvort håber, at han med sin forskning kan gøre vindmøllestrøm billigere, så det kan konkurrere med strøm fra kulkraftværker.

Monopæle på dybt vand

Miniaturemodellen, som Rasmus Klinkvort tester, ligner en spand sand med et jernrør stukket ned i midten. Modellen er en miniudgave af et fundament til en vindmølle kaldet en monopæl. Fundamentet er groft sagt et tykt jernrør, der er banket ned i jorden med en vindmølle ovenpå.

Rasmus Klinkvorts ph.d.-projekt går ud på at undersøge de kræfter, som pælfundamentet bliver påvirket med, når vinden blæser og trykker på vindmøllen. Hvis jorden omkring røret ikke kan give nok modtryk til at opveje trykket fra vinden, så vil røret læne sig bagud, og det hul, som røret står i, vil blive ovalt, ligesom når man vrikker en pæl i jorden frem og tilbage.

Hvis det sker, kan vindmøllen komme til at at stå skævt eller ligefrem vælte. Derfor er det vigtigt at vide, hvor meget horisontalt tryk røret som vindmøllen står på kan tåle, før det begynder at vrikke frem og tilbage.

Han forklarer, at modellen vil kunne bruges af ingeniører, når de i fremtiden skal sætte vindmøller på monopæle op på op til 50 m dybde.

»Målet er at finde en generel model, der beskriver interaktionen imellem jord og pæl,« siger Rasmus Klinkvort.

Når Rasmus accelererer fundamentet til en given g-påvirkning i centrifugen, så kan han få sandet og jernrøret til at opføre sig, som om det var et vindmøllefundament i Nordsøen. Derefter kan han måle, hvor meget røret flytter sig, når det bliver påvirket med en vandret kraft.

Rundt omkring i de danske farvande står der allerede flere vindmøller på monopæle. Den viden, man har om den type fundamenter er hentet olieindustrien i 60'erne og 70'erne, hvor for eksempel boreplatforme har brugt monopæle som fundamenter.

Som det er nu, kan man bruge monopæle som fundamenter til vindmøller ned til 30 meters dybde, men Rasmus Klinkvorts forskning bidrager til, at ingeniørerne vil kunne opstille vindmøller med monopælfundamenter på 50 meters dybde, uden at risikerer at de vælter.

»Dermed undgår vi at skulle finde en ny metode, men kan nøjes med at forbedre den, vi har i dag,« siger Rasmus Klinkvort.

Fremtidens parker

I dag er det muligt at opstille vindmøller på 50 m dybde, men det kræver en anden type fundament. For eksempel en type, hvor tre jernrør er banket ned i bunden som en trefod. Men den type fundamenter er mere besværlige og dyrere. I sidste ende betyder det for forbrugerne, at strømmen i stikkontakterne bliver dyrere.

Der er allerede bygget 12 havvindmølleparker i danske farvande, men hvis Danmark skal leve op til forpligtelserne om reduktion af CO2-udledning, vil der blive brug for flere havvindmølleparker.

Mange af de oplagte steder med relativt lavt vanddybde er allerede brugt, og derfor vil de fremtidige vindmølleparker blive bygget på dybere vand. Energistyrelsen har allerede udpeget flere mulige områder, der er oplagte at bygge havvindmølleparker i fremtiden, herunder flere i Nordsøen og Østersøen, hvor vindmøllerne kommer til at stå på mere end 30 meters dybde.

Rasmus Klinkvort har været i gang med sit ph.d.-projekt i et år nu, og han forventer at være færdig i sommeren 2012.

Hør Rasmus Klinkvort fortælle om forsøgene