Spørg Scientariet: Hvordan kan vindmøller nedbringe en færges luftmodstand?

Finn Schjøtt spørger: »Stena-færgen har fået monteret to vertikale vindmøller, som genererer strøm svarende til lyset på bildækkene. Derudover mindsker de luftmodstanden, således at der forventes en dieselbesparelse på 80-90 ton årligt. Hvordan kan de nedbringe luftmodstanden i den størrelsesorden?«

Mac Gaunaa, seniorforsker, Risø DTU, Vindenergidivisionen, svarer:

Nøglen til dette tilsyneladende mysterium ligger i placeringen af møllerne på færgen. Hvis møllerne for eksempel havde været placeret oven på færgen, ville en lavere samlet luftmodstand have været umulig. Vindmøllerne er placeret på færgens fordæk, hvorved vindmøllernes kølvand ved de fleste vindforhold rammer færgens 'hovedbygning' (på grund af færgens egen hastighed).

Det, der sandsynligvis sker, er, at luftmodstanden på resten af færgen bliver mindre, idet vindmøllerne populært sagt 'bryder vinden', så det første, vinden møder, ikke er færgens skrog, men den pude af langsom vind, som pga. møllerne findes over dækket. Det skyldes, at vindhastigheden i en vindmølles kølvand er mindre end den uforstyrrede vindhastighed, så man kan godt opfatte en vindmølle som en vindbryder. Spørgsmålet er så, om reduktionen i vindmodstanden på resten af færgen er større end den modstand, vindmøllerne yder, sådan som Stena Line hævder.

Et tilfælde, hvor en aerodynamisk anordning, der i sig selv har en anseelig luftmodstand, mindsker den totale luftmodstand, er den velkendte aerodynamiske 'hat' eller vindbryder på taget af lastbiler. Det giver naturligvis en del luftmodstand på vindbryderen alene, men den overskygges af de gunstige effekter, det har på andre dele af lastbilen. Den totale luftmodstand på lastbilen nedsættes med cirka 15 pct. ved brug af en sådan vindbryder, når der ikke er sidevind.

Luftmodstandens størrelse på en typisk færge er cirka 3 pct. af modstanden fra vandet ved vindstille forhold. Hvis færgen sejler direkte imod en vind med samme hastighed i forhold til det stillestående vand som færgens hastighed i forhold til vandet, vil luftmodstanden derimod udgøre cirka 12 pct., idet aerodynamiske kræfter med en god tilnærmelse skalerer med kvadratet på hastigheden.

>Læs flere svar og stil dine egne spørgsmål på ing.dk/scientariet/sporg