Nye vindmølletyper går helt til grænsen

Illustration: DTU Risø

»Det her er det mest anderledes, jeg har set i lang tid,« siger Torben Larsen, der er seniorforsker på DTU Vindenergi, begejstret. Han peger på Vestas’ multirotorkoncept og dens fire V29-225 kW-turbiner, der er opført ved Risø ved Roskilde Fjord i april sidste år.

Vingerne på multirotorturbinerne er kun 29 meter i diameter. Det er en helt anden størrelsesorden end normalt på konventionelle møller, hvor de største nu om dage er helt oppe at ramme 164 diameter. Men fire af de mindre V29-rotorer har lige så stor effekt, 900 kW, som den konventionelle V52-vindmølle ved siden af med meget større vinger.

»Man er ved at ramme nogle størrelsesbegrænsninger på vingerne til konventionelle vindmøller,« siger Torben Larsen tilbage på sit kontor.

»Hver gang rotorens diameter stiger, stiger vægten i tredje potens, men egenvægtsmomentet stiger i fjerde potens. Derudover stiger de aerodynamiske kræfter også tilsvarende. Vingens vægt og belastning stiger altså hurtigere end styrken ved klassisk opskalering, og den skal jo kunne bære sig selv,« forklarer han.

Derfor kræver det en teknologi­udvikling, hver gang en ny genera­tion af møller skal blive større i forhold til den foregående. Det kan eksempelvis være smartere måder at designe selve vingen på, så den kan reducere lasterne ved at bøje ud, eller ved materialeskift, som at begynde at bygge vingerne af kulfiber i stedet for glasfiber.

Større og større møller

Udviklingen i branchen er altid gået mod større vinger, fortæller seniorforskeren. Flere har gennem tiden fejlagtigt forsøgt at forudsige, hvornår den maksimale størrelse er nået, men det har alligevel altid været fordelagtigt at fortsætte opskaleringen.

»Nu forsøger Vestas med deres multirotormølle her at gå op i størrelse på møllen uden nødvendigvis at gøre vingerne større. Det er selvfølgelig en prototype, der stadig kræver meget måle- og beregningsarbejde omkring turbulens, vibra- tioner og vindfelt, og så må vi jo også se, om den kan bygges kost­effektivt. Men det er absolut ikke utænkeligt, at vi kommer til at se den rundt om i landskabet i fremtiden,« siger Torben Larsen, der selv arbejder med at udvikle de simuleringsværktøjer, der bruges til at beregne lasten og dynamikken i den usædvanlige konstruktion.

Med partial pitch har de to brede vinger på Envision E128 3,6 MW både høj rigiditet og mulighed for at begrænse arealet mod vinden – perfekt til højvindsområder. Illustration: Envision

Det er en spændende tid at arbejde med vindmøller, synes han.

»Tidligere var nyskabelsen i vindmøllebranchen eksempelvis, om man skulle bruge en gearkasse eller en direct drive generator­-konfiguration. Men spørgsmålet om, om en vindmølle skal se ud, som den plejer med ét tårn og én rotor, har ikke været seriøst udfordret før nu,« forklarer han:

»Det hænger også sammen med, at vi nu har pålidelige beregningsmodeller, der kan håndtere selv ganske komplicerede dynamiske vindmøllesystemer.«

Utraditionelle design

Torben Larsen har også fundet et par andre ukonventionelle mølledesign frem. Den første er E128, en 3,6 MW-prototype med kun to vinger, der er bygget af en dansk udviklingsafdeling i Silkeborg for kinesiske Envision Energy, og som nu er opført og testet i Thyborøn.

»Det er et højvindsdesign, der er bygget til at håndtere tropiske storme i Asien,« forklarer han.

»Den har partial pitch, hvor det i høj vind kun er den yderste del af vingen, der drejer.«

De inderste 21 meter af vingen er fastgjort, mens de yderste 42 meter kan dreje. Det betyder, at den i storm ikke risikerer at få maksimal last på vingerne på samme tid, og kan i øvrigt indstilles sidelæns, så den næsten ikke har noget areal mod vinden. Samtidig er de to vinger 50 procent bredere end vingerne på en konventionel trebladet mølle, hvilket giver ekstra stivhed og styrke til konstruktionen, så vingens vægtykkelse – og derved både vægt og pris – kan sænkes.

»Den kommer vi til at se i områder med helt andre vindhastigheder, end vi kender her i Danmark,« fortæller Torben Larsen.

Flydende vindmølle

Den sidste prototype, som Torben Larsen viser frem, er endnu mere anderledes. Den flyder nemlig.

»Sway-møllens krop går ned i vandet som en bøje. Den er for­­an­kret med et tension leg, der sidder fast i bunden op til 300 meter nede,« forklarer Torben Larsen.

Rotoren sidder fast på møllens tårn, så man kan aflaste tårnet med wirer. Det betyder, at konstruktionen drejer efter vinden via en krøje­mekanisme helt nede i bunden af forankringen.

Prototypen blev sat op i 2012, men man har ikke rigtig hørt noget siden, fortæller Torben Larsen.

»Det hjalp selvfølgelig heller ikke, at prototypen sank,« skyder han ind:

»Men det viser også, at der er rigtig langt fra en interessant tanke til produktion i fuld skala.«

Andre og lidt mindre radikale flydende løsninger er dog opført og har vist, at det kan lade sig gøre.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

SWAY testmøllen siges det "sank" og man har ikke hørt noget siden.

Well, SWAY konceptet kan jo studeres på:

www.sway.no

med lidt omtale i et nyhedsbrev fra National Renewable Energy Laboratory (NREL), USA.

http://sway.no/publish_files/57051.pdf

NREL var samarbejdspartner i et testprogram med en skaleret (1:5) model der blev sat ud i en norsk fjord.

En meget stærk storm ramte forsøgsområdet og udsatte tårnet for bølger som var langt større end dimensionerende ekstreme bølger (for 1:5 skalamodellen) Tårnet havde en lille åbning øverst som blev fyldt med vand. Så derfor sank møllen. Den blev dog genetableret ret hurtigt og testprogrammet fortsatte.

Tårnet og møllen har en del features som skulle gøre det attraktivt at bruge Sways koncept helt fra 50 - 400 m vanddybde. Møllen er en "bagløber" som ikke behøver nogen krøjemekanisme i møllehuset. Tårnets specielle udformning gør at vindskyggeeffekter fra tårnet ikke skulle give større problemer. Den specielle udformning af masten med afstivende wirer - som en mast på et skib - gør tårnet slankt og stærkt.

I og for sig var konceptet en succes.

Et søsterselskab SWAY turbine

www.swayturbine.no

har en lige så interessant vindmølle - som dog ikke har noget med Sway tårnet at gøre. Den var tænkt som en selvstændig vindmølle til brug både på land og offshore. Den har meget innovative vingestrukturer og stator mm.

  • 5
  • 0

Der bliver nogle fysiske begrænsninger, hvis eksisterende mølletyper blot gøres større. Henrik Stiesdal har været inde på det, og det er ikke simpelt. Ville det være billigere at sætte 10 møller a 1MW end 1 mølle på 10MW?

  • 4
  • 5

Ville det være billigere at sætte 10 møller a 1MW end 1 mølle på 10MW?

Når nu man ikke kan finde ud af at angive hvem der 'minusser ned' hhv. 'plusser op', kunne man så ikke lægge en lille formel ind som trækker f.eks. 3 eller 4 fra de første minusser, så minus-trollerne ikke ses?

Det er muligvis mig der er pernittengrynsk, men det irriterer mig grænseløst at et simpelt og relevant spørgsmål får minus'er. Og hvis der virkelig står noget dumt, så skal der nok være tilstrækkeligt med minus-givere, så de tre-fire der bliver ignoreret drukner i mængden.

  • 3
  • 4

Du fik lige et minus af mig, sådan bare fordi....... Hvorefter jeg også gav dig et plus for at ville højne niveauet for plus/minus.

Jeg tænker at vi alle selv kan tænke at nogle automatisk giver minus fordi det er en given debattør der skriver, andre fordi de ikke er enige med det skrevne, andre igen fordi det er noget vås der står.

Samme gælder for plusserne, hvorfor dit forslag også indebærer at vi skal have en formel ind der fjerner de 3-4 første plusser.

  • 2
  • 2

Jeg kører tit forbi dette "fugleskræmsel", men når man har set den nogle gange, bliver man lidt mere venligt stemt! - Og den har jo både fordele og ulemper: En fordel må være, at de store møller har MEGET lille vingehastighed ved de nærmeste 10-20 meter fra navet, og bidrager derfor næsten ikke til effekten. Men denne "fire-løber" kan faktisk virke med de små møller meget tæt på hinanden - tættere end der her er valgt. Hvis de to roterer højre og to ventre rundt, så kan de faktisk "overlappe" hinanden og "dække" næsten hele arealet. En ulempe må være, at de fire skrå bomme, der bærer møllerne skal kunne modstå et kraftigt moment inde ved tårnet. Og hvis/når en af møllerne går i stå eller havarerer, så kommer der et ekstra usymmetrisk moment om mølletårnet, som kræver kraftige krøje-mekanismer. Er der regnet på økonomien - og sammenlignet med en konventionel trevinget hurtigløber? PS. Jeg har ikke set, hvordan den krøjer, men gætter på, de to "etager" har hver sin krøje-mekanisme? Eller måske krøjer de alle fire samtidig? PPS. Jeg er enig i, at de opnåede plusser og minusser ofte er mere politiske end saglige!

  • 0
  • 1

Jeg så lige nu, at den i første kommentar nævnte Sway Turbine tilsyneladende kompenserer for den manglende effekt fra store møllers inderste vingedele. Det er vist indlysende, at den lille mølle skal rotere 4-5 gange hurtigere end den ydre mølle. Udseendet kan naturligvis diskuteres!

  • 0
  • 1
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten