Vi har igen rodet i bunkerne for at finde nogle gode spørgsmål til vores vindmølleekspert Henrik Stiesdal. Vi fandt blandt andet dette spørgsmål fra Michael Rossau:
Hvorfor er akslen på en vindmølle ikke vandret?
Henrik Stiesdal, opfinder og vindmøllepionér, svarer:
Når man retter vindmøllers aksler lidt opad i forhold til vandret, er det for at få større afstand mellem vingerne og tårnet.
Der er to grunde til, at det giver mening af tilstræbe en større afstand mellem vinger og tårn på en vindmølle, nemlig dels tårnskyggen, dels risikoen for kollision mellem vinger og tårn.
Tårnet forstyrrer den frie strømning af vinden. Denne forstyrrelse, tårnskyggen, er naturligvis værst på læsiden bag tårnet, men den kan også mærkes i mindre omfang på vindsiden af tårnet.
Tårnskyggen er årsagen til, at man i sin tid fravalgte arrangementet med rotoren på læsiden af tårnet. Dette arrangement var ellers fremherskende i de tidlige år af den moderne vindmølle-industris udvikling i 2. halvdel af 1970’erne. Tvindmøllen, NASA's store forsøgsmøller, og de fleste store forsøgsmøller i andre lande havde som noget nærmest selvfølgeligt rotoren på læsiden af tårnet, men det blev efterhånden klart, at det ikke var noget godt arrangement.
De såkaldte 'bagløbere' med vingerne placeret bag tårnet viste sig at have to væsentlige problemer, nemlig laster og støj.
Under vingernes rotation gav den pludselige overgang fra fri vind over det meste af rotoren til meget lidt vind bag tårnet anledning til store veksellaster, og meget tidligt oplevede man revnedannelser i vingerne på flere af de store forsøgsmøller, som i hvert fald delvist kunne henføres til lastvariationerne ved vingepassagen.
Dertil kom, at de dramatiske ændringer af flowforholdene omkring vingerne ved tårnpassagen nogle steder gav anledning til pulserende støj, som kunne høres flere kilometer væk.
Ved at anbringe rotoren på vindsiden af tårnet, som man traditionelt gjorde det både på de helt gamle, 'hollandske' vindmøller og de senere klapsejlere, og som Johannes Juul også gjorde i 1957 på Gedsermøllen, der blev en slags stamudgave af de danske vindmøller, undgik man de fleste af problemerne ved tårnskyggen. Men man var så også nødt til at 'tilte' rotoren bagover for at få tilstrækkelig afstand fra vingerne til tårnet.
I det første årti af den moderne, danske vindmølleindustri spillede vingeudbøjningen ingen nævneværdig rolle i designet, og tiltvinklen blev primært valgt af hensyn til minimering af lævirkning og støj.
Men efterhånden som vindmøllerne blev større, begyndte udbøjningen at blive en væsentlig faktor, og derfor steg tiltvinklen lige så stille. Mens den i 1980’erne typisk var under 5 grader, er den nu typisk 6-7 grader. Og for at få tilstrækkelig frigang til tårnet har moderne vindmøller ud over tilt også dels 'koning' af navet, så vingens længdeakse peger fremad foran rotorplanet, dels krummede vinger, som i ubelastet tilstand bøjer frem mod vinden.
Uanset koning og forkrummede vinger forbliver tiltning af rotoren et af de vigtigste redskaber til at sikre frigang til tårnet. På en vindmølle med 100 m vingelængde giver 6 graders tilt et bidrag på 10 m til frigangen.
Der er dog også visse ulemper forbundet med tilt af rotoren. Rent praktisk bliver tingene lidt mere besværlige, og der kommer ekstra aksiallaster på alle lejer fra vægten af komponenterne. Afvigelsen mellem vindretningen og rotoraksens retning giver også anledning til cykliske laster på vingerne, og endelig er der også et (beskedent) produktionstab. Men fordelene er ganske enkelt større end ulemperne.
Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.
