DTU-forskere bag piskeris-vindmølle med MW-potentiale

Forskere fra Risø-DTU har fået 20 millioner kroner til at udvikle en Darrieus-vindmølle, der flyder lodret i vandet. Almindelige havvindmøller har udfordringer med vingernes vægt, og det vil DTU forsøge at undgå med det anderledes design.

Den ligner et flydende piskeris, men står det til forskerne på Risø-DTU skal den nye type vindmølle med vertikal aksel en dag producere vindenergi i 20 MW-klassen. Forskerne har netop modtaget 20 millioner EU-kroner til at forske i det nye vindmøllekoncept.

»Man kan sammenligne det med udviklingen af en konceptbil. Det kan godt være, at noget kommer til at se anderledes ud, men i starten kaster vi nogle sjove ideer sammen, og ser så om konceptet holder hen ad vejen,« siger Helge Aagard Madsen, der er aerodynamik-ekspert på Risø-DTU og en af deltagerne i projektet.

Bevillingen skal bruges til at undersøge potentialet i en ny og simpel vertikalakse-vindmølle til brug på havet, hvor kodeordet på grund af det barske miljø er enkelhed og pålidelighed.

Billedet her er et bud på, hvordan designet kan komme til at se ud (Kilde: Risø DTU)

Endnu er møllen kun på tegnebrættet, men den skal munde ud i en mindre kW-model, der senere kan opskaleres. Og den er radikalt anderledes end de møller, der sættes op på havet i øjeblikket.

Fransk design fra 20'erne

Allerede tilbage i 1925 fik den franske ingeniør Georges Jean Marie Darrieus ideen til det, der siden er blevet kendt som Darrieus-møllen. Møllens vinger ligner udstrakte C'er og er desuden kendetegnet ved, at vingerne roterer om en vertikal akse, mens almindelige møllevinger roterer om en horisontal akse.

I 1970'erne byggede Vestas en Darrieus-mølle til brug på land, men den blev aldrig udviklet til kommercielt brug. Alligevel håber DTU-forskerne, at Darrieus-møllens design kan vise sig mere hensigtsmæssig på havet, end det har vist sig på land.

Udformningen betyder nemlig, at den ikke lider under de samme problemer som almindelige vindmøller. De store vindmøller lider i dag under, at de skal dimensioneres kraftigt op for at kunne holde til den tyngekraftpåvirkning, der kommer på vingerne, når de kører op og ned.

Det problem oplever en Darrieus-mølle ikke på samme måde, fordi rotationen sker om den vertikale akse.

»Traditionelt har det for de mindre horisontalakslede vindmøller (alm. vindmøller, red.) været turbulensen, der har styret udmattelsesgraden af vindmøllerne, men i de rigtig store vindmøller er det tyngdekraften, der er afgørende,« siger forskningsspecialist Troels Friis Pedersen fra Risø-DTU, der deltager i projektet.

»Det er de varierende tyngdebelastninger på en vindmøllevinge, som udfordrer materialerne til det yderste. Materialerne skal simpelt hen være ekstremt gode for at holde til de her variationer snarere end en konstant belastning,« fortsætter han.

Problemet vokser, jo større møllerne bliver, og især til brug på havet efterspørges der større og større møller. Derfor kan der - måske - være en fidus i at skifte det almindelige vindmølledesign ud.

Forskerne fra Risø-DTU skal nu undersøge, om fordelene opvejer ulemperne.

Darrieus-møller er mindre effektive end almindelige møller, og desuden er der flere udfordringer med turbulens, fordi vinden ikke kun rammer vingerne forfra.

»Når man skalerer de horisontalaksede møller op, støder man ind i, at tyngdekraften får større og større indflydelse på vingernes design, men ved vertikal-akslede vindmøller bidrager tyngdekraften ikke væsentligt til udmattelseslast i vingerne. Til gengæld får man større udfordringer med de aerodynamiske kræfter, der bliver betydeligt mere varierende. Så det er en balance med at veje tyngdekræfterne og de aerodynamiske kræfter op mod hinanden,« siger Troels Friis Pedersen.

Hele møllen roterer

Med en form som et piskeris, enten med to eller tre vinger, roterer ikke bare vingerne, men faktisk hele Risø-DTU's mølle i vandet - bortset fra generatoren i bunden, der er forankret.

Selve møllen strækker sig lige så langt under vandet som over vandet, og den del af møllen, der er under vandet, har ballast i bunden, der sikrer møllens nogenlunde lodrette aksel - i princippet ligesom en sejlbåd holder sig lodret med en køl i bunden.

Kun et par ankerkæder tager kræfterne og holder møllen fast, så den ikke driver væk, så også fundamenterne kan reduceres i størrelse. Dermed spares store udgifter, og konceptet er derfor især velegnet til dybt vand.

Desuden, fordi Darrieus-møller fungerer uafhængigt af vindretningen, spares møllen for hydraulik og mekanik, som normalt bruges til at dreje vindmøllen op mod vinden.

Det barberer igen noget af prisen, og samtidig mindskes antallet af mulige fejlkilder.

»Vi har været i gang i to-tre år med at kigge på konceptet, og vi vil se, om det overhovedet er realistisk at lave så anderledes en mølle med så få bevægelige dele. Som udgangspunkt kan det enkle design bevirke, at den kan gøres billigere end almindelige møller. Og den skal være billigere end almindelige møller, hvis den skal have en chance,« siger Helge Aagard Madsen fra Risø-DTU.

Generator 100 meter under vandet

Der arbejdes med forskellige løsninger, hvor vindmøllens generator enten er placeret nederst i mølletårnet, 100 meter under vandet, eller i en separat indkapsling under mølletårnet.

Og netop generatoren, der drives direkte, så møllen slipper for gear, giver panderynker, for det er ikke helt let at reparere en generator, der befinder sig i et flydende mølletårn 100 meter under vandet.

»Det er en stor udfordring med generatoren. Kan man ikke designe sig ud af det, kan det stoppe konceptet,« siger Helge Aagaard Madsen.

Forleden lancerede et britisk samarbejde planerne for en kæmpe vertikal-vindmølle, kaldet Aerogenerator X, til brug på havet. Den havde form som en omvendt boomerang.

Det danske projekt er en del af et internationalt forskningsprojekt med 12 partnere med seniorforsker Uwe Schmidt Paulsen som projektleder. Ud over Uwe Schmidt Paulsen deltager forskerne Troels Friis Pedersen, Helge Aagaard Madsen og Flemming Rasmussen som hovedkræfterne fra Risø-DTU, men også Aalborg Universitet deltager.

Q&A: Stil spørgsmål til Troels Friis Pedersen om den nye type vindmølle

Kommentarer (6)

Hvorfor er det et problem at reparere generatoren 100 m under overfladen? Er det ikke bare et spørgsmål om at lave plads dernede. 11bar er vel til at holde ude?

  • 0
  • 0

Det er en smule foruroligende at Vestas og/eller Siemens ikke er med i sådanne high risk/high payoff forskning. De vinder selvfølgelig på kort og mellemlang sigt ved at satse benhårdt på at udvikle deres nuværende teknologi. Men på et tidspunkt vil der jo komme noget helt nyt, der slår dem af banen og så står de ret uforberedt, med mindre de har været med til at udvikle det nye.

Med hensyn til udfordringerne med generatorer på bunden, så ser jeg slet ingen bekymring over hvad der sker, hvis BevægelsesOverføreren fra Piskeriset løber løbsk. Hvad har man tænkt sig at gøre, hvis alt den energi pludseligt en dag begynder at strømme ud i Nordsøen?

  • 0
  • 0

Du kan godt regne med, at alle store industriselskaber (også vindmølleproducenter) holder et vågent øje med alt hvad der foregår, ligesom de selv investerer mange penge i R&D. Derudover foretager de mange opkøb af patenter og lovende mindre selskaber. Meget af det ender i skraldespanden, men man gør det for at beskytte sin egen forretning og for at undgå at blive overhalet indenom. Et godt eksempel er Intel, der købte danske Giga for ca. 10 mia. De geniale ting Giga syslede med, indgår nu et eller andet sted i Intels produkter, mens andet er røget i skraldespanden.

Vindenergien har stor succes, og mulighederne er vel fortsat meget store, men risikoen er efter min mening lige stor pga. den galoperende teknologiske udvikling. Branchen for grøn energi er stadig meget ung, og jeg tror meget mere på solenergi end vindenergi på længere sigt. Så jeg tør ikke investere i vindaktierne...

  • 0
  • 0

Ganske interessant, når DTU Risø nu udtaler, at "almindelige" horrisont-akslede vindmøller i stor skala indebærer væsentlige udfordringer for tyngdekraften. Dette initiativ kan kun støttes, da det sender vindmøller derhen, hvor de hører til. Nemlig på havet !

Det synes derfor særdeles relevant, at Folketinget påny genovervejer, om ikke hele plangrundlaget for at smadre unikke naturområder i Thy er fundamentalt forkert ? Hvorledes kan man etisk forsvarligt tillade sig at smadre biodiversitet og sårbar natur i et forsøg på at bygge nogle vindmøller, der ifølge DTU Risø tilsyneladende hviler på forældede og problematiske konstruktionsforhold ?

Vestas og Siemens producerer ikke én eneste vindmøller i Danmark om 5 år, hvis man énsidigt fokuserer på at benytte testcenteret i Thy.

Læs mere på hjemmesiden www.NATIONALTTESTCENTER.dk

  • 0
  • 0

Hvis man havde brugbare Darrieus møller der bare var i nærheden af almindelige møller i anvendelighed så var de forlængst i tjeneste netop på grund af tyngdekraftspåvirkningen af vingerne

Risøs prøvestation har en Darrieusmølle som jeg overværede fremstillingen af for omkring 30 år siden. Jeg har ikke hørt hverken negativt eller positivt om den siden.

Man skal ikke tro at den slags møller er problemfrie idet de stiller store krav til materialernes trækstyrke og stivhed og de er ikke selvstartende!

Her er nogle link til den type møller

http://www.talentfactory.dk/da/tour/design...

http://www.talentfactory.dk/da/pictures/ei...

http://npinvestor.dk/nyheder/vertikal-aksl...

  • 0
  • 0