Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.
henrik stiesdal bloghoved blog

Bliver vindmøllerne ved med at vokse? Del I

Det er en kendt sag, at vindmøller altid er blevet større. Lige siden den spirende industrialisering sidst i 1970’erne, hvor møllerne typisk havde 22-30 kW generatoreffekt, er de blevet større, ofte i et tempo, der stillede store udfordringer til virksomhedernes udviklingsafdelinger. Således blev de bedst sælgende møller fra Bonus Energy mere end 100 gange større i tiden fra, at virksomheden blev grundlagt i 1981 og til at den blev overtaget af Siemens i 2004. Det svare til en fordobling af møllestørrelsen hvert 3½ år. De øvrige vindmøllefabrikanter havde i det store og hele samme vækstforløb, dog med visse, mindre variationer.

Siden 2004 er det gået langsommere, og undervejs er der også sket en opsplitning, hvor onshore- og offshoremøllerne har fulgt hvert deres vækstspor. De bedst sælgende onshoremøller har en størrelse i området 1.5-3.5 MW, mens de bedst sælgende offshoremøller er på 6-8 MW.

Hvis vi i første omgang ser på offshoremøllerne, sælger 8 MW størrelsen bedst for tiden. Med udgangspunkt i bestselleren på 2.3 MW i 2004 svarer det til, at fordoblingstiden er øget fra 3½ år til 7 år. Langsommere end før, men stadig hysterisk hurtig vækst sammenlignet med andre områder indenfor maskinindustrien.

Vil det mon blive ved med at fortsætte? Er de bedst sælgende offshoremøller i 2024 på 16 MW?

I det store og hele drives udviklingen på rationelle argumenter, og det altoverskyggende argument er naturligvis økonomien. Hvis 16 MW vindmøller skal sælge bedre end 8 MW vindmøller, skal de give en lavere energipris.

Gør de så det?

Tja – det umiddelbare svar må jo være, at det kan vi ikke vide, fordi ingen endnu har lavet en 16 MW vindmølle. Men vi kan dog alligevel komme med et relativt kvalificeret bud, baseret på nogle forenklede skaleringsregler.

I denne, første del af analysen ser vi på selve skaleringsreglerne. I næste del ser vi på, hvad de betyder for økonomien.

Ved skalering af vindmøller spiller den såkaldte square-cube lov en væsentlig rolle. Denne lov, som man måske snarere skulle kalde indsigt, er første gang beskrevet af Galilei i 1638. Man holder i øvrigt aldrig op med at blive imponeret af renæssancens multitalenter ;-)

For at forstå square-cube loven, kan vi se på et eksempel.

Illustration: Henrik Stiesdal

Hvis vi fordobler alting på en vindmølle, bliver

  • Vingen dobbelt så lang (selvfølgelig)

  • Rotorarealet fire gange så stort (på grund af den kvadratiske sammenhæng mellem radius og areal, heraf ”square”)

  • Massen otte gange så stor (da vindmøllen jo vokser i tre dimensioner, nemlig længde, bredde og højde, altså i en kubisk sammenhæng med skalafaktoren, heraf ”cube”)

Square cube loven indebærer med andre ord, at vindmøller skalerer ugunstigt. Når vi fordobler det hele, får vi fire gange så meget vindenergi til rådighed, mens massen bliver otte gange højere.

Den form for ugunstig skalering er ikke begrænset til vindmøller. Et lignende eksempel har vi i naturen, med fugle.

I vores have har vi som regel en del blåmejser og musvitter. De er elegante flyvere, kan lave alskens manøvrer omkring foderbrættet, starte lodret fra jorden osv. De har et vingefang på ca. 20 cm, et vingeareal på ca. 60 cm2, og vejer ca. 10 g. Vingebelastningen er 1.7 kg/m2

Hvis vi skalerer en blåmejse med en faktor 10, får vi en fugl på størrelse med en albatros. Vingefanget går lineært med skaleringen og bliver 10 gange større, 200 cm. Vingearealet øges med produktet af bredde og længde, altså 10 * 10, og bliver dermed 100 gange større, 6000 cm2. Men vægten øges med produktet af længde, bredde og højde, altså 10 * 10 * 10, og bliver dermed 1000 gange større, 10 kg. Vingebelastningen bliver derfor 17 kg/m2, eller 10 gange højere end for blåmejsen i den oprindelige størrelse.

Resultatet af den meget højere vingebelastning er, at albatrossen har meget sværere ved at flyve end blåmejsen. Den kan ikke sådan lige lette lodret fra jorden eller lave alskens flyvekunster, den skal have en startbane, helst også modvind, og et langt tilløb for at komme i luften.

Square cube loven er forklaringen på, at mens vi har intet nulevende dyr, der vejer over 20 kg eller deromkring, kan flyve.

For de fugleinteresserede: Den tungeste nulevende fugl, der kan flyve, er den afrikanske koritrappe, Ardeotis kori. Den har et vingefang på op til 2.75 m og vejer op til 20 kg. Den tungeste fugl, man kender, som har kunnet flyve, var Argentavis magnificens, som havde et vingefang af størrelsesordenen 8 m og en vægt på op til 80 kg. Denne art uddøde for ca. 6 mio. år siden.

Nu er det ikke altid sådan, at det er uhensigtsmæssigt med større dimensioner. Andre steder indenfor teknikken og i naturen er square cube loven til gunst for størrelsen.

Indenfor skibsfart er det en velkendt sag, at effektforbruget til at fremdrive et skib med en bestemt hastighed stiger kvadratisk med størrelsen, mens rumindholdet stiger kubisk. Hvis vi fordobler alle dimensioner, skal maskinen være fire gange så stor, mens vi kan fragte otte gange så stor tonnage. Her er størrelsen altså en klar fordel, og det er forklaringen på, at skibe er fortsat med at vokse, selv om de reelt havde et modent og moderne design for mere end 50 år siden.

Også i dyreverdenen er størrelse en fordel i forhold til den effekt, der skal bruges for at holde varmen. Jfr. square cube loven stiger overfladen, hvorfra varmen afgives, med kvadratet på dimensionerne, mens legemets volumen stiger kubisk. Det er forklaringen på, at mens en mus, der lever i Tibets kolde klima, typisk er nødt til at have et dagligt fødeindtag svarende til 25% af kropsvægten, kan en yakokse nøjes med et dagligt fødeindtag svarende til 1% af kropsvægten.

Square cube loven er med andre ord et nyttigt redskab til at forklare mange skaleringsforhold i teknikken og naturen.

Så langt, så godt. Nu et lidt mere konkret spørgsmål: Passer det egentlig så, det med square cube loven for vindmøller?

Ja, det gør det, dog kun til en vis grad.

Ser vi på vindmøllevinger, stiger vægten ikke diameteren i 3. potens, som den skulle, hvis square cube loven gjaldt 100%, men kun med en potens på ca. 2.6. Store vinger er altså lettere, end loven forudsiger, men dog stadig meget tungere, end hvis der slet ikke var noget om sammenhængen (hvor potensen ville være 2, svarende til den kvadratiske sammenhæng mellem vingelængde og areal).

Nu spiller det selvfølgelig ind, at store vinger generelt er nyere end små vinger og dermed har kunnet drage fordel af mere moderne beregningsmetoder, både i beregningen af lasterne og i selve dimensioneringsberegningerne. Det kan ikke afvises, at man kunne lave små vinger lettere, svarende til square cube lovens 3.potens-sammenhæng, hvis man brugte nutidens metoder. Forklaringen kan også være den enkle, at de gamle, små vinger har større, til dels skjulte sikkerheder end de nye, store. Endelig spiller det ind, at man af praktiske årsager ikke kan lave laminaterne i vingeskallerne på små vinger så tynde, så det svarer til ren nedskalering af store, moderne vinger.

Ser vi på hele vindmøller, er det tydeligt, at de bliver uforholdsmæssigt tungere, jo større de bliver, men igen finder vi ikke den enkle 3.potens-sammenhæng.

En Siemens 3 MW vindmølle med 108 m rotordiameter har en samlet vægt af rotor og nacelle på 133 tons, og en Siemens 6 MW vindmølle med 154 m rotordiameter har en samlet vægt af rotor og nacelle på 350 tons. De to møller har samme teknologi.

Diameteren er forøget med en faktor 154/108 = 1.43. Arealet er forøget med (154/108)^2 = 2.03, og effekten er forøget med en faktor 2, så vi kan tillade os at betragte 6 MW møllen som en ren skalering af 3 MW møllen.

Jfr. square cube loven skulle vægten rent teoretisk forøges med faktoren (154/108)^3 = 2.9. I praksis er vægten forøget med en faktor (350/133) = 2.6. Dette svarer på en potens på ca. 2.7.

De to vindmøller i eksemplet er udviklet med få års mellemrum og har samme teknologi, så her er forklaringen næppe beregningsmodellerne eller størrelsens af skjulte sikkerheder. Til gengæld er der en række praktiske forhold, som gør sig gældende. Man kan eksempelvis ikke altid udføre dele til små møller i så tynd godstykkelse, som det rent beregningsmæssigt ville være muligt. Dele støbt i kuglegrafitjern kan generelt ikke laves med godstykkelser under 30 mm, og for store dele vil man helst op på 50 mm. Også glasfiberkabiner m.v. har typisk samme godstykkelse, uanset møllestørrelsen.

Hvorom alting er – større møller er rent vægtmæssigt udfordrede i forhold til mindre møller. Rotorarealet forøges med diameteren i 2. potens, vægten forøges teoretisk med diameteren i 3. potens, i praksis med diameteren en lidt lavere potens, 2.6 for vingerne og 2.7 for hele mølletoppen (rotor + nacelle).

Hvordan kan det så være, at møllerne alligevel bliver større og større, ikke mindst til havs? Er forklaringen, at større møller har nogle produktionsmæssige fordele i forhold til mindre møller, hvis man kun har et begrænset areal til rådighed? Det ser vi på næste gang!

Henrik Stiesdal byggede sin første vindmølle i 1976 på forældrenes gård i Vestjylland. Siden tilbragte han 28 år i toppen af Siemens Wind Power og blev indehaver af 200 patenter inden for vindmølleteknologi. Henrik Stiesdal har studeret medicin, biologi og fysik.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Som du selv skriver så er der nogle grænser. Som jeg kan se det er de grænser ved at være nået on-shore. Problemet er her at få flyttet møllens dele der hen hvor de skal bruges. På havet er der bedre plads. Tilbage er så nogle spørgsmål. Hvor vil man opstille møller? I tæt befolkede områder med tilliggende hav-arealer (Danmark, England) er hav-møller jo en vej frem, men hvad med steder som USA og Sverige? Begge steder har masser af arealer, men det er ikke langs kysten.

Det bringer så et par 'bonus-spørgsmål':
Når jeg ser på tallene fra det nordiske elsystem så er Sverige klart ved at overhale Danmark som producent af vind-energi. Det ser ud til at Sverige 'normalt' producerer omkring 50% mere vind-energi Danmark. Er Sverige lige så stille ved at blive et af de store lande m.h.t. vind-energi? Landets udstrækning på ca. 2.000 km giver nogle fordele med hensyn til variation i vejr.
Du talte senest du skrev om mulighed for termiske energilagre. Er det stadig 'det mindst ringe alternativ' når man ikke har 'Blåsjø' eller er der andre ting på vej frem?

  • 5
  • 0

Møllens pris udgør en væsentlig mindre del af den samlede pris ved offshore hvilket er en væsentlig grund til at store møller bedre kan betale sig ved offshore end ved onshore.

  • 0
  • 0

Et godt sammendrag af udfordringerne.
Vil blot pege på, at en anden udfordring er omdrejningstallet og den begrænsede tiphastighed.
Omdrejningstallet falder proportionalt med vingelængden, og effekten stiger med kvadratet på vingelængden, så kræfterne gear og aksler skal klare vokser med kubus, eller er det værre endnu.
Kan du kommentere lidt på dette forhold?

  • 2
  • 0

Nu skal møllen jo ikke flyve, og at rumfanget der er til rådighed stiger i ottende er vel kun en fordel, hvis ellers møllen kan holde til det?

  • 1
  • 2

Det ser ud til at Sverige 'normalt' producerer omkring 50% mere vind-energi Danmark.

Sverige har atomkraft som har givet dem en anden forsyningsstruktur end Danmark så de baserer en større del af energiforbruget på el end vi gør, herunder udstrakt brug af elvarme.
Det giver naturligvis større muligheder for at afsætte møllernes produktion.

For det er vel bagsiden af vort vindmølleeventyr at man har været meget restriktive overfor vort elforbrug for at få elforsyningen til at hænge sammen, så hvor svenskerne hovedsagelig forsyner husstandene enkelt og billigt med energi via elkablet, så har vi typisk i Danmark suppleret elkablet med rør til enten gas eller fjernvarme, og det sammen med prisen på el til forbrugeren sætter en grænse for hvor meget ekstra el forbrugerne kan aftage.

  • 7
  • 4

en større del af energiforbruget på el

Jens Arne,
I forhold til artiklens emne er det vel lidt af en tangent, som du forsøger at gå ud ad, men OK, jeg har kigget lidt på tallene.

Jeg har sammenlignet data (for hvert 5. år i perioden 1990-2014) for Sverige, Danmark og Tyskland over udviklingen i el-andelen af disse landes slutforbrug, hhv. totalt, i industrisektoren og i husholdningerne.

Det er tydeligt, at Sverige skiller sig ud ved at ligge meget højere i alle 3 kategorier end både Tyskland og Danmark: El-andelen spænder fra godt 30% for det samlede slutforbrug i Sverige via lidt under/over 40% for industrien, til ca. 50% i husholdningerne. Vi ser en meget stabil udvikling, hvor det eneste der fanger mit øje er, at el-andelen i industrien 'hang lidt' i 1995 og 2000, hvor den dykkede fra 39% i 1990 til 34% i 1995 og 35% i 2000, men den er kommet igen: 41% i 2005, 40% i 2010 og 41% i 2014.

Tyskland og Danmark følges pænt ad, men i 'et lavere gear', hvad angår el-andelen. I begge lande er el-andelen højst i industrisektoren, og højst i Tyskland, idet den er steget fra 28% i 1990 til 36% i 2014. Danmark ligger hele vejen et par procent-points lavere. El-andelen er lavere i husholdningerne, og her har den næsten ikke ændret sig fra 1990 (21% i Danmark, 19% i Tyskland) til 2014 (22% i begge lande). Det samme gælder el-andelen af de to landes samlede slutforbrug, 19% i Danmark og 16%i Tyskland i 1990 og 20% i begge lande i 2014.

Hvad angår udviklingen (i samme periode) i de tre nabolandes vind-andel af den samlede årlige elproduktion (ikke forbrug), er det Sverige og Tyskland som følges ad - indtil nu: I 2005 var Sverige kun kommet op på 0.6% i 2005, Tyskland 4.4% og Danmark 18%. I 2010 så det således ud: Sverige 2.4%, Tyskland 6% og Danmark 20%, 2014: Sverige 7.3%, Tyskland 9.1% og Danmark 40%.

  • 7
  • 0

Jeg har ganske længe undret mig over at det kan betale sig at bygge vindmøllerne større og større, netop fordi det er oplagt at de skalerer ufordelagtigt. Bestrøget areal i anden potens men vægt i tredje potens.
Så tak for forsøget på at kaste lys over mysteriet.

I tilknytning hertil har jeg også spekuleret over, om der ikke kan komme økonomi i elfremstilling fra masseproducerede små husstandsmøller. Blandt andet fordi de skalerer fordelagtigt når de formindskes. Men også fordi masseproduktion i milliontal burde kunne sænke fremstillingsomkostningerne.
En vaskemaskine komplet med kabinet, lejere, tromle, styreelektronik, varmelegeme m.m. kan jo i dag købes for 3000 kr.
Så skulle man også tro at man kunne nå en fornuftigt fremstillingspris på en generator, noget styreelektronik, en aksel og tre møllevinger i formstøbt plastik. Måske en lodretakslet mølle så man sparede krøjemekanisme, og generatoren kunne sidde under taget på en villa med bare "piskeriset" stikkende op fra taget.

  • 6
  • 3

(Undskyld afsporingen) For en del år siden undrede jeg mig over sundhedsvæsnets anbefaling og beregning af BMI. BMI-anbefalingerne bygger jo på, at vægten skalerer kvadratisk med højden, mens den vel burde beregnes kubisk. Jeg lavede en (begrænset) empirisk undersøgelse og fandt, at kubisk nok heller ikke ville være rigtigt. Jeg fandt at en potens på ca. 2,5 passede godt i min undersøgelse. Konklusionen er nu, at vindmøller og mennesker skalerer nogenlunde på samme måde!

  • 6
  • 0

Der må være forhold der trækker den anden vej: Sammenlign f.eks én stor mølle med to mindre, med samme effekt tilsammen. Jeg vil umiddelbart tro at de to nettilslutninger var dyrere, og det gælder måske også overvågning og vedligeholdelse. Fundamenter og opsætning af møllerne er også interessante, men der er forholdet måske mindre gennemskueligt.

  • 1
  • 0

Som du selv skriver så er der nogle grænser. Som jeg kan se det er de grænser ved at være nået on-shore. Problemet er her at få flyttet møllens dele der hen hvor de skal bruges.

Ja, transport er et emne, men det er værd at bemærke sig, at grænserne for, hvad der kan flyttes, ændrer sig med tiden.

Da vi i sin tid i Bonus kunne se, at næste skridt ville blive vinger af størrelsesordenen 40 m, var der meget snak om, at så var de nok nødt til at blive delt. Det viste sig så ikke at være nødvendigt, men vi lagde for en sikkerheds skyld Bonus' vingefabrik nær havnen i Aalborg, så vi kunne sejle 40 m vinger derfra og hen, hvor de ikke kunne komme ad landevejen. Som det nu gik, blev ingen 40 m vinger nogensinde afskibet over havnekajen. Da vi så nogle år senere nåede op på en vingelængde på 52 m, var mange overbevist om, at NU skulle de altså deles. Men også her lykkedes det med udelte vinger. Som tiden er gået, kører man nu om stunder lystigt 75 m vinger ad landevejen, og vinger på op mod 60 m transporteres som ren rutine.

Det er selvfølgelig klart, at der kommer en grænse for, hvad der kan transporteres, men det er næppe den, der kommer til at bestemme, hvor store møllerne biiver til lands.

Du talte senest du skrev om mulighed for termiske energilagre. Er det stadig 'det mindst ringe alternativ' når man ikke har 'Blåsjø' eller er der andre ting på vej frem?

Ja, jeg mener fortsat, at termisk energilagring er en god løsning på problemet med de vedvarende energikilders variabilitet. Det skriver jeg mere om en gang inden alt for længe.

  • 7
  • 0

Jeg vil umiddelbart tro at de to nettilslutninger var dyrere, og det gælder måske også overvågning og vedligeholdelse.


Det er præcis det der er formålet med at opskalere. Selvom den enkelte mølle måske bliver en anelse dyrere pr MW, så opvejes det så rigeligt af at der kun skal sejles/flyves folk ud til halvt så mange møller, osv.

Jeg vil næsten også tro at det har givet nogle yderligere servicemæssige besparelser, ved at havmøller eksempelvis er vokset fra 2 til 8 MW.

En 2,3 MW Siemens-mølle kan man jo ikke være i, uden man åbner låget mod himlen, så afhængig af opgaven, afhænger serviceadgangen jo af vejrliget.

http://www.siemens.com/press/pool/de/press...

I en 8 MW Vestasmølle foregår al service formodentlig oprejst og i tørvejr.

Men det stadie kom man måske allerede over med 3 MW platformene?

  • 2
  • 1

Omdrejningstallet falder proportionalt med vingelængden, og effekten stiger med kvadratet på vingelængden, så kræfterne gear og aksler skal klare vokser med kubus, eller er det værre endnu.

Ja, det er helt korrekt. Når møllen bliver dobbelt så stor, bliver effekten fire gange så stor. Men da vi er nødt til at holde tiphastigheden nogenlunde konstant (helst ikke over 90 m/s eller deromkring), falder omløbstallet samtidig til det halve. Og så stiger momentet med en faktor otte.

Generelt siger man, at vægten på et gear er nogenlunde proportional med drejningsmomentet på den langsomme aksel, så udviklingen i gearets vægt med størrelsen passer altså fint med square cube loven.

For møller med direkte drevet generator forholder det sig lidt anderledes. Her giver en fordobling af diameteren og længde som ventet en faktor otte på momentet, men ikke på vægten. Forklaringen er den, at de aktive dele i sådan en generator egentlig kun udgør en skal udenom en stor, luftfyldt kerne. Vægten af de aktive dele forøges derfor kun kvadratisk med dimensionerne, og det er den væsentligste årsag til, at direkte drevne generatorer bliver mere attraktive, jo større møllerne bliver.

  • 6
  • 0

I tilknytning hertil har jeg også spekuleret over, om der ikke kan komme økonomi i elfremstilling fra masseproducerede små husstandsmøller. Blandt andet fordi de skalerer fordelagtigt når de formindskes. Men også fordi masseproduktion i milliontal burde kunne sænke fremstillingsomkostningerne.

Jo, du har helt ret, masseproduktion (eller industrialisering, som jeg plejer at kalde det) er det allervigtigste middel til at få omkostningerne ned.

Nu er der så en række forhold, som taler imod alt for små møller, i hvert fald ud fra en økonomisk betragtning. Når de bliver små nok, begynder en række faste udgifter til sikkerhed, computer, opfyldelse af netkrav m.v. at spille en for stor rolle i omkostningerne. Dertil kommer, at man, som nævnt i selve blogteksten ovenfor, ikke altid kan nedskalere helt så frit, som man kunne ønske. Man kan nu en gang ikke støbe emner tyndere end til en vis grænse, glasfiberlaminater bliver ikke tyndere end et vist minimum osv.

Jeg vender i fortsættelsen af denne blog tilbage til mit bud på den mest økonomiske størrelse.

Måske en lodretakslet mølle så man sparede krøjemekanisme, og generatoren kunne sidde under taget på en villa med bare "piskeriset" stikkende op fra taget.

Lodretakslede møller har alskens ulemper, så den tror jeg ikke rigtig på ;-)

  • 10
  • 0

Hvis vi skalerer en blåmejse med en faktor 10, får vi en fugl på størrelse med en albatros. Vingefanget går lineært med skaleringen og bliver 10 gange større, 200 cm. Vingearealet øges med produktet af bredde og længde, altså 10 * 10, og bliver dermed 100 gange større, 6000 cm2. Men vægten øges med produktet af længde, bredde og højde, altså 10 * 10 * 10, og bliver dermed 1000 gange større, 10 kg. Vingebelastningen bliver derfor 17 kg/m2, eller 10 gange højere end for blåmejsen i den oprindelige størrelse

Jo men, en Quetzalcoatlus havde vingefang på omkring 11-12 meter, og en vægt på ~100 kg.
https://da.m.wikipedia.org/wiki/Quetzalcoa...
(Jeg ville være ked af, om sådan en skulle vinterfodres i min have!) ;-)

  • 0
  • 0

Jo men, en Quetzalcoatlus havde vingefang på omkring 11-12 meter, og en vægt på ~100 kg.

Ja, det er helt rigtigt. Men det var faktisk med vilje, at jeg ikke tog flyveøgler med i sammenligningen. Så vidt jeg ved, er der ikke nogen, som med sikkerhed ved, om disse dyr kunne starte fra jorden, eller om de primært brugte vingerne i glideflugt fra højereliggende steder.

Tilbage i 1980'erne finansierede det amerikanske Smithsonian Institute (dem med de store museer i Washington DC) en stribe forsøg med fjernstyrede modeller af flyveøgler. Det viste sig umuligt at få modellerne til at få en fornuftig aerodynamisk ydeevne indenfor de relevante vægtgrænser. Nu kan sådan noget jo skyldes, at man ikke har været dygtige nok, men mig bekendt gav forberedelserne heller ikke mulighed for at anvise en farbar vej til at få det til at fungere.

Måske en opgave for en gruppe danske studerende ?

  • 0
  • 0

Et mølletårn er et rør.
Omkredsen fordobles, når bredden fordobles. (pi * diameter)
Materialetykkelsen skal ikke nødvendigvis fordobles for at have tilstrækkelig styrke.
Det må være grunden til at vægten ikke stiger med 3. potens.

  • 1
  • 0

Tårnets styrke (modstandsmoment) vokser med diameteren i 3., men samtidig kommer der elastiske stabilitetsproblemer der gør at man alligevel må øge godstykkelsen.

  • 2
  • 0

Der må kunne laves en lille smart og støjsvag husstandsmølle, jeg forestiller mig virkeligt et kæmpe marked for sådan en mølle derude, og hvis de ikke må opsættes i Danmark, så er der helt sikkert et marked ude i verden og øde egne for disse.

Men som alt andet, så handler det om, at få designet den mest perfekte af slagsen, en der både kan yde, men som samtidigt er lige tilpas diskret i forhold til sine omgivelser, så den f.eks. kan placeres på mange hustage i byerne uden, at det vil virke skæmmende.

  • 1
  • 3

"Siemens 6 MW vindmølle med 154 m rotordiameter har en samlet vægt af rotor og nacelle på 350 tons"

Fjollet at have 350 tons i 154 meters højde. På med et vinkelgear og anbring generator og det meste af gearet i bunden af tårnet.

  • 0
  • 11

Fjollet at have 350 tons i 154 meters højde. På med et vinkelgear og anbring generator og det meste af gearet i bunden af tårnet.


Og du tror ikke at den vinkelgearkasse, som skal overføre de ~5.000.000 Nm fra rotoren, bliver mindst ligeså tung som den ringgenerator der pt optager energien?

For slet ikke at tænke på den ~100 m lange aksel, som skal overføre de 8.000 hk til bunden af tårnet?

Det er sq ejendommeligt som der stadig findes folk derude, som lige vil fortælle vindindustrien, hvad de har glemt at tænke på, i de sidste 40 års udvikling.

  • 20
  • 1

placeres på mange hustage i byerne

Opskalering giver økonomiske fordele, omvendt er små møller uforholdsvis dyre pr. leveret energienhed. Husejeren kan spare lidt i afgifter, men det er stadig en dyr måde.
Vinden er dårligere i byerne.

Derimod kan en husmølle varme husets indre mustensvægge op hvis huset ligger frit på landet (uden at blande dyrt elektronik og afgifter ind) og derved spare på olieregningen - sålænge oliefyr stadig findes. Det bør især være muligt på Færøerne.

  • 3
  • 0

vægten er en af de store kostdrivere i opskalering af møllerne. Er der nogen beregninger over hvor megen vægt der kan spares, dels ved at anvende kompositmaterialer, kunststoffer etc, samt 3D-printing?

  • 0
  • 0

Fjollet at have 350 tons i 154 meters højde. På med et vinkelgear og anbring generator og det meste af gearet i bunden af tårnet.


Et 6-8 MW vinkelgear er absolut heller ikke ukompliceret.

Hele den danske ide med vindmøller er at de skal være simple, det er var derfor at en samling mindre jyske maskinfabrikker slog hele den etablerede energi industri af banen.
Nu er 6-8 MW vindmøller ikke nødvendigvis ukomplicerede, men man skal fortsat holde det så simpelt som muligt.

En nacelle på 350-400 ton (6-8 MW) får så stort et tværsnitsareal at den ikke kan komme under broerne på motorvejene, derfor er ~3 MW den naturlige grænse for landmøller, hvis man ikke har en location med direkte adgang til havet. 50 m lange vinger er også omtrent grænsen for hvad der kan transporteres med vanlig særtransport, uden politiafspærring, nedtagning af hindringer og lignende.

For havmøller er der ikke umiddelbart nogle logistiske begrænsninger, derimod bliver næsten alt billigere jo færre møller der skal til at levere den samme effekt. Udlægning og tilslutning af kabel, rejsning af fundament, montage af mølle og almindelig service, er alt sammen elementer hvor prisen kun øges marginalt ved en fordobling af møllens effekt.
Kan man øge effekten fra 8 til 16 MW skal der kun foretages halvt så mange operationer ved bygningen af en havvindmøllepark.

  • 7
  • 0

Nu spiller der jo også andre ting ind, eksempelvis lovgivning og logistik. På havet hører man ofte, at et fundament er et fundament - det er ikke helt rigtigt, men lidt er der om det, ligesom der kan være vedligeholdelsesfordele ved få men store møller.

Men altså, en mølle med 40% større højde og dobbelt så stort areal bliver 2,6 gange tungere. Men hvor meget mere producerer den? Det kommer populært sagt an på, hvor hurtigt vindhastigheden vokser med højden. Og det er noget der betyder noget, for den effekt kan kan udvindes af et givet rotorareal vokser med vindhastigheden i tredie potens (anden potens pga den kinetiske energi og endnu en potens fordi luften kommer hurtigere forbi).

Så populært sagt producerer møllen faktisk det samme pr. ton, hvis de 41% ekstra højde betyder 9% højere vindhastighed. Nu går det med den stigende vindhastighed hurtigst i starten, men den virkning betyder, at man får mest energi pr. ton mølle ved at gøre møllerne større - men kun til en vis grænse, så begynder det at gå den anden vej. Vindhastigheden vokser nemlig (groft sagt) logaritmisk med højden.

I praksis bliver det nu næppe den grænse der stopper vindmøllernes højdeforskel, fordi betragtningen ignorerer de logistiske fordele ved større møller.

Mit eget bud? Vi ender med møller med rotordiametre omkring 400 meter og generatoreffekter på omkring 50 MW. Men det er kun et helt uvidenskabeligt bud.

  • 2
  • 1

Hej Thomas

Jeg tænker ikke så meget mht. afgifter, jeg drømmer selv om et uafhængigt (afgiftsfrit) kredsløb i husstanden, dvs. et kredsløb der er "selvforsynende" via sol, vind, batterier og evt. en brændselscelle.

I dag komplicere vi tingene ved, at skulle koble div. alternative energikilder til det store hovednet, det giver både komplikationer i det store net, men også en masse beregnings bureaukrati, hvilket så også i sidste ende betyder, at resultaterne ofte vil være stærkt begrænsede.

Mit mål, og drøm på sigt, det er det selvforsynende hus, der i princippet kun skal have vand til-og afløb, alt andet bør kunne skabes og forbruges inden for husets egne vægge og tag.

  • 1
  • 1

Og du tror ikke at den vinkelgearkasse, som skal overføre de ~5.000.000 Nm fra rotoren, bliver mindst ligeså tung som den ringgenerator der pt optager energien?

For slet ikke at tænke på den ~100 m lange aksel, som skal overføre de 8.000 hk til bunden af tårnet?

Det er sq ejendommeligt som der stadig findes folk derude, som lige vil fortælle vindindustrien, hvad de har glemt at tænke på, i de sidste 40 års udvikling.

Vinkelgearløsningen er udfordrende mht. både installation og lejer og så mister man temmelig meget af generatorens indgående effekt! Jeg er dog ret sikker på at vi fremover vil se en udvikling mod mere direkte drevne generatorer.

At tro at vindmøllen ikke kommer at udvikles videre, er nok ikke en holdning som man i vindmølleindustrien bør have. De alt større møller vil kræve løsninger på logistikområdet, hvor konstruktionerne bl. a. vil egne sig til installation via helikopterløft. Tårnelementernes samling via en skrueløsning (via 40-80 bajonetelementer) vil formentlig også komme til at erstatte boltsamlingerne som er både svage og tidskrævende. Tårnelementerne kan gøres kortere sådan at også de kan løftes med helikopter.

John Larsson

  • 1
  • 1

Hvordan ser det ud med kulfibervinger? Er det et område der udvikler sig? Det kunne også give en vægtbesparelse ifht. glasfiber, og så vidt jeg har forstået bruger man en blanding idag.

  • 0
  • 0

Hvis de ikke kunne starte fra jorden, evt. med lidt modvind, var de helt sikkert aldrig blevet udviklet!
Start kun fra højtliggende punkter, fordrer jo 100% landingssucces på disse punkter!

Jeg tror ikke, at man kan fremstille evolution så enkelt, som du gør her. De store flyveøgler kan meget vel være udviklet fra mindre øgler, som rent faktisk var i stand til at starte fra jorden.

Start fra højtliggende punkter forudsætter vel primært, at man kan lande sikkert på jorden, snarere end, at man igen skal kunne lande på de højtliggende punkter. Der er vel intet i vejen for at spadsere derop efter flugten. Vigtigst må være, at man har en evolutionsmæssig fordel.

Jeg er helt med på, at det meget vel kan være, at de store øgler har kunnet starte fra jorden, måske ved hjælp af et højt spring eller andre tricks, som man ikke har helt styr på i forskningen, men som nævnt tidligere har jeg ikke set en overbevisende forklaring endnu.

  • 5
  • 1

Hvorfor så "langsomt"?

Skyldes det krafterne i de bolte der holder vingerne på plads?
Eller noget andet?

Tiphastighedsbegrænsningen har flere årsager.

Erosion af forkanten stiger kraftigt med hastigheden, og der er ikke rigtig pålidelige systemer til forkantbeskyttelse, som realistisk kan anvendes på vindmøller, og som har en demonstreret holdbarhed ved meget over 90 m/s.

Den aerodynamiske støj stiger også kraftigt med tiphastigheden. Den er ikke så stort et problem offshore, men af velkendte årsager er støj en begrænsende faktor for vindmøller på land.

Endelig er der også strukturelle begrænsninger. Vingebredden tilpasses, så man opnår maksimal effektivitet. Jo hurtigere vingerne roterer, des smallere skal de være for at have den rigtige effektivitet. Her kan man godt havne i, at vingerne ganske enkelt bliver for smalle til, at man med rimelige godstykkelser kan opnå den nødvendige stivhed og styrke.

  • 8
  • 1

Hvordan ser det ud med kulfibervinger? Er det et område der udvikler sig? Det kunne også give en vægtbesparelse ifht. glasfiber, og så vidt jeg har forstået bruger man en blanding idag.

Ja, man kan godt opnå en vægtbesparelse, men den er ikke gratis. I runde tal koster glasfibre i store mængder 10 kr/kg, mens kulfibre koster 100 kr/kg. Dertil kommer vævning til måtter, som lægger endnu 5-10 kr/kg oveni for glasfiber, og en del mere for kulfiber. Når kulfiber er dyrere at væve, er forklaringen, at kulfibrene normalt er tyndere end glasfibrene, typisk af størrelsesordenen 10 um mod normalt 17 um for glasfibre.

En prisforskel på en faktor 10 gør, at man normalt aldrig bruger kulfibre til hele vinger. Man bruger i stedet, som du også skriver, på store vinger kulfibre i hovedbjælken, men også der normalt i et hybridlaminat.

  • 6
  • 1

For alvor, altså?
Damn!
Sgu da er åndsvagt spørgsmål!
Selvfølgelig gør de det!
Enten pga. omkostninger eller pga. mangel på vind!
Jo højere mølle, jo tættede på stratosfæren.
- Der er vinden sq ret tynd!

  • 0
  • 6

Nu er der så en række forhold, som taler imod alt for små møller.

@Herr Stiesdal

Jeg ser gerne vindmøller i landskabet og på havet, de er jo en herlig energikilde.

Til gengæld er jeg ikke meget for mekanisk støj - og jeg kan slet ikke se fordelen ved en ovenfor nævnt ide om masser af små husstandsmøller.

Kan du sige noget om hvordan spektret, styrken og eventuel indbyrdes interferrens af støjen fra vindmøller afhænger af deres størrelse og antal for at nå en given effekt?

Er der f.eks. en størrelse hvor støjens frekvenser primært er under det hørbare?

Jeg læser forresten ethvert af dine indlæg med stor interesse.

  • 0
  • 1

Jeg har hørt lidt om det, men er det helt udelukket og en dødssyg ide?


Idéen er absolut ikke dødssyg, den er nærmere genial.

Den erstatter ikke bare mekaniske gear (tandhjul), som man for 10 år siden anså som den største udfordring for havmøller, den overflødiggør også inverteren, idet den med digital displacement teknikken kan omsætte en varierende effekt fra en aksel med varierende omdrejningstal til en aksel med konstant omdrejningstal og varierende moment.

MHI tester/udvikler stadig på teknikken, og det er stadig spændende om de får kabalen til at gå op.

Den grundliggende udfordring er at minimere det hydrauliske effekttab, og det begynder desværre at ligne en ret kompleks opgave i sig selv.

DDT er i mine øjne et eksempel på at idéer godt kan være geniale, selvom de (måske) ikke lader sig realisere.

  • 1
  • 0

En stor vindmølle forstyrrer mindre visuelt, det kan man se ved dem der står i nærheden af Slagelse.

Bare en strøtanke: Mon det er en ide, at lave et energi lager af udrangerende 3-400.000 tons olietankere, som alligevel skal skrottes.
Sænker man dem et dybt sted, kunne de bruges som beholdere til trykluft. Måske skal nogle tanke fyldes med sand, for at holde dem nede.
Er ideen skør eller hvad.

  • 0
  • 0

Kan du sige noget om hvordan spektret, styrken og eventuel indbyrdes interferrens af støjen fra vindmøller afhænger af deres størrelse og antal for at nå en given effekt?

Nej, det kan jeg desværre ikke sige så meget om, der er relevant for nutidens møller. Dertil ved jeg for lidt om, hvad husstandsmøller støjer.

Generelt er støjbelastningen fra store møller mindre end for små, sådan at forstå, at hvis man dividerer energiproduktionen med arealet indenfor en bestemt støjkontur (f.eks. den cirkel, indenfor hvilken lydtrykket er over 40 dB), får man flere kWh pr. m2 for en stor mølle.

  • 7
  • 0

Idéen er absolut ikke dødssyg, den er nærmere genial.

Den erstatter ikke bare mekaniske gear (tandhjul), som man for 10 år siden anså som den største udfordring for havmøller, den overflødiggør også inverteren, idet den med digital displacement teknikken kan omsætte en varierende effekt fra en aksel med varierende omdrejningstal til en aksel med konstant omdrejningstal og varierende moment.

MHI tester/udvikler stadig på teknikken, og det er stadig spændende om de får kabalen til at gå op.

Den grundliggende udfordring er at minimere det hydrauliske effekttab, og det begynder desværre at ligne en ret kompleks opgave i sig selv.

Ja, med et hydraulisk gear kan man bruge en synkrongenerator koblet direkte til nettet, hvilket er særdeles attraktivt.

Desværre er det, som Søren også er inde på, efter al sandsynlighed ikke muligt at få en effektiv og robust løsning etableret. Tabene er, selv med moderne digitalteknik, langt højere end for generator + omformer, og det at overføre store effekter med hydraulik er, som kommenteret længere oppe af John, meget vanskeligt. Effekten er jo tryk gange volumen pr. tid, og en 7 MW vindmølle som MHI's skal således op på 300 liter pr. sekund ved 250 Bar. Det er en stor oliemængde! Ved blot en lille skade får man meget hurtigt meget olie ud over det hele.

Efter min vurdering har MHI været MEGET heldige med at få adgang til Vestas' mere konventionelle teknologi.

  • 4
  • 0

Sverige har atomkraft som har givet dem en anden forsyningsstruktur end Danmark så de baserer en større del af energiforbruget på el end vi gør, herunder udstrakt brug af elvarme.
Det giver naturligvis større muligheder for at afsætte møllernes produktion.

Det er nu ikke helt rigtigt. Den største enkeltkilde til el-produktion i Sverige er vandkraft,omkring 50%. Herefter kommer kernekraft med omkring 40%. Vandkraften gør at Sverige har mulighed for meget hurtigt at tilpasse produktionen. Det er den ideelle makker til vindkraft. Hvis du går in på:
http://www.svk.se/drift-av-stamnatet/kontr...
vil du se at produktionen fra kernekraftværkerne ligger 'klippefast'. Den er totalt uegnet til at kombinere med vindkraft. Al regulering foretages ved hjælp af vandkraft. De fordobler lige produktionen med vandkraft fra 6.2 GW til 13,5 GW fra kl. 05:00 og til kl. 07:30! (Derfor giver det meget begrænset mening at ligge og flytte forbrug a.h.t. belastning på nettet).
M.h.t. opvarmning så er næsten alle større bysamfund baseret på fjernvarme. Fjernvarmedækningen er sammenlignelig med den danske. Derfor har de også en ganske stor termisk produktion af el. I og med at papirproduktionen er faldende er der en voksende mængde 'spildtræ' der omdannes til flis og bruges til brændsel´især til fjernvarme.
Uden for de store byer har man i stor udstrækning haft opvarmning baseret på brændsel (olie/træ). Der er i dag ret almindeligt at folk med ren elvarme, i helårsbebyggelse, begynder at installere varmepumper for så billig er strømmen heller ikke mere.

  • 8
  • 0

Sænker man dem et dybt sted, kunne de bruges som beholdere til trykluft.


Det er overhovedet ikke skørt at tænke i de potentialer, der må være i de store vanddybder. Men lige i form af trykluft, tror jeg nu ikke der er det store at hente i nedsænkede supertankere.

Kapaciteten ligger jo i trykvariationen, så selv om tankerne vil kunne modstå et ret stort lufttryk ved stor vanddybde, så vil den kollapse under trykket udefra, når lufttrykket aflades, hvis den ikke samtidig hæves. Dvs der skal bruges energi på at hæve og sænke tankeren.

Oven i det kommer så alle de kendte udfordringer med adiabatiske varmetab versus frosne/overophedede turbiner/kompressorer.

Så må det alt andet lige være enklere at puste en stor ballon op på bunden af oceanet. Så arbejder man i det mindste med et konstant lagringstryk.

Som udgangspunkt tror jeg på at undergrunden er meget bedre som trykluftkammer end havet. I vore saltkaverner kan du eksempelvis komprimere til samme tryk som du skal 2-3 km ned i havet efter, og volumen i en enkelt kaverne er jo noget større end en supertanker, og du kan aflade trykket uden kavernen kollapser.

Og for nogle år siden arbejdede man med en teknologi, der hedder AA-CAES (anti-adiabatic compressed air energy storage), som gik ud på at lagre komprimeringsvarmen i et salt/stenlager, og genbruge den ved ekspansion.

Det kræver mao kompressorer, der kan komprimere over 200 bar uden køling.
Dermed kunne man opnå virkningsgrader omkring 70.

At vi ikke rigtig hører mere om disse projekter, skyldes vel at det ikke er lykkedes GE eller andre at lave en sådan kompressor?

  • 1
  • 0

lille smart og støjsvag husstandsmølle

Husstandsvindmøller har en stor svaghed i deres højde over jorden. Inde på vindmølleindustriens side, www.windpower.org, kan man finde data. Tæt på jorden er vindhastigheden lav. Det giver et meget lavt energiindhold in vinden og dermed dårlig virkningsgrad. Det næste problem er 'ruheden' af landskabet. Jo mere ru landskabet er, jo mere dæmpes vinden. En by er noget af det mest ru man kan opnå. Disse faktorer er med til at gøre at husstandsvindmøller får meget svært ved at blive en god forretning.

  • 3
  • 0

DDT har intet med Föttingers væskekobling/momentomformer at gøre.

Der er tale om en stjerneformet stempelpumpe med variabel fortrængning, direkte sammenkoblet med eller flere hydraulikmotorer, som trækker hver en generator.

Ophavsmanden hedder Win Rampen. Søg på firmaet Artemis.

Jo jo, men nu er du inde på et område, bølgekraften, hvor mange opfindere har syntes at når energien er gratis, så kan man være lige glad med virkningsgraden for gearet/omformeren. Det er en forkert holdning. En lav virkningsgrad betyder bl. a. ekstremt dyr vedligeholdelse, men lad os tale sammen om den sag, når Salter's duck har bevist bare et eller andet efter 30 års håbløse forsøg! Den vindkraft som der tales om her kunne ikke konkurrere med noget som helst, hvis den skulle bruge hydrauliske komponenter til at overføre effekten til en generator.

John Larsson

  • 0
  • 3

Tallene har jeg naturligvis ikke, men her er et link, der fortæller lidt om hvorledes designet fokuserer på virkningsgrad.

http://www.artemisip.com/technology/

Artemis og MHI ved selvfølgelig at effekttabet skal kunne konkurrere med det effekttab der er i en konventionel gearkasse og en inverter, samt ikke mindst i en generator med variabelt rpm.

Vi kommer selvfølgelig, som Henrik påpeger, ikke udenom at der skal pumpes store mængder væske rundt, men hvis det i dette design skulle medføre betragteligt større effekttab, så skulle vi vel kunne se nogle kølere på eller luftindtag på MHI's naceller, der er væsentligt større end de oliekølere der sidder på møller med konventionelle gear?

Dem synes jeg ikke jeg kan se.

Jeg ser derimod nogle pumpe/motor-elementer, som ser usædvanligt komplekse og service krævende ud, og det er måske prisen for at nå det lave effekttab.

http://www.artemisip.com/7mw-dd-transmissi...

  • 0
  • 0

Et mølletårn er et rør.
Omkredsen fordobles, når bredden fordobles. (pi * diameter)
Materialetykkelsen skal ikke nødvendigvis fordobles for at have tilstrækkelig styrke.
Det må være grunden til at vægten ikke stiger med 3. potens.

Nu holdt jeg med vilje tårnet ud af beskrivelsen ovenfor og regnede specifikt kun på mølletoppen (rotor + nacelle) og vingerne. Men tårnet passer nu fint med square cube loven. Vægten stiger nemlig rent faktisk med den lineære dimension i 3. potens.

Hvis vi fordobler alle dimensioner, bliver diameteren og dermed energiproduktionen fire gange så stor. Så bliver vindtrykket på rotoren også fire gange så stort. Og da tårnhøjden jo også bliver fordoblet, bliver bøjningsmomentet ved tårnfoden otte gange højere.

Modstandsmomentet for et tyndvægget rør er med god tilnærmelse pi/4 * D^2 * t. Når diameteren bliver dobbelt så stor, bliver D^2 fire gange større. Så for at få det nødvendige modstandsmoment, som jo var forøget med en faktor otte, er godstykkelsen også nødt til at blive fordoblet.

Omkredsen går lineært med diameteren, så med dobbelt diameter og dobbelt godstykkelse får vi fire gange tværsnitsarealet. Og med dobbelt tårnhøjde er vi på en faktor otte, dvs. skalafaktoren i 3. potens.

Det passer altså ;-)

  • 2
  • 0

Det kræver mao kompressorer, der kan komprimere over 200 bar uden køling. Dermed kunne man opnå virkningsgrader omkring 70.

At vi ikke rigtig hører mere om disse projekter, skyldes vel at det ikke er lykkedes GE eller andre at lave en sådan kompressor?

Jeg tror nu ikke, at man ville forsøge sig med en enkelt kompressor med et kompressionsforhold på 200. Hvis man ønsker tryk af den størrelse, vil man normalt bruge mindst to kompressorer med en intercooler ind imellem. Efter den anden kompressor har man også en køler, så den luft, der gemmes i salthorstens kaverne, er kølig, når den pumpes ned. Varmen, som afgives i køleren, gemmes i et stenlager.

Ved ekspansion vil man på lignende vis have to turbiner, hver med en forvarmer, som får energien fra stenlageret.

Jeg tror til gengæld, at man har haft problemer med alt det lavpraktiske på RWE's og GE's projekt. Og så har man, så vidt jeg kan se, helt undervurderet isoleringsbehovet for stenlageret.

  • 1
  • 0

Tallene har jeg naturligvis ikke, men her er et link, der fortæller lidt om hvorledes designet fokuserer på virkningsgrad.

http://www.artemisip.com/technology/

Søren, konstruktionen er da nydelig, men hvis den skal finde anvendelse, så skal den jo matche nogle bestemte kravkombinationer. Jeg vil ikke udelukke at den kan bruges enkelte steder, men lad os tage den diskussion, når vi kender mere til en faktisk anvendelse!

Som du ser på http://www.artemisip.com/applications/rene... så er det her den oprindelige kobling til bølgekaft er.

Udgangspunktet her var jo bl. a. tanker om at bruge et 90 graders vinkelgear i vindmøller og min bemærkning om at man ville få et væsentligt effekttab, ca.20 procentenheder fra en almindelig gearkasses ca. 95 % virkningsgrad. Med en hydraulisk kraftoverføring ville man miste langt mere end 20 % af effekten, hvis der skal være en ratio på ca. 1: 50!

John Larsson

  • 1
  • 0

Så bliver vindtrykket på rotoren også fire gange så stort. Og da tårnhøjden jo også bliver fordoblet, bliver bøjningsmomentet ved tårnfoden otte gange højere.


Men det er vel ikke specifikt det tårnet er dimensioneret efter?

Det største rotormoment, og der med den største belastning på tårnet, opstår vel når rotoren bremses af den ene eller den anden årsag, så det er vel det tårnet skal beregnes til at modstå.

Som flere er inde på højere oppe, kører større rotorer med relativt lavere rpm, for at begrænse tiphastighed. Det betyder jo at momentet ved fuld generatoreffekt bliver relativt større.

Til gengæld medfører det lavere rpm et relativt lavere inertimoment ved bremsning, så hvis jeg har ret i at det bestemmer tårnets styrke, så skalerer ej heller tårnets vægt i 3. potens.

  • 0
  • 1

Men det er vel ikke specifikt det tårnet er dimensioneret efter?

Det største rotormoment, og der med den største belastning på tårnet, opstår vel når rotoren bremses af den ene eller den anden årsag, så det er vel det tårnet skal beregnes til at modstå.

Som flere er inde på højere oppe, kører større rotorer med relativt lavere rpm, for at begrænse tiphastighed. Det betyder jo at momentet ved fuld generatoreffekt bliver relativt større.

Til gengæld medfører det lavere rpm et relativt lavere inertimoment ved bremsning, så hvis jeg har ret i at det bestemmer tårnets styrke, så skalerer ej heller tårnets vægt i 3. potens.

Nej, det er faktisk ikke korrekt.

Bøjningsmomentet i tårnet er generelt domineret af vindtrykket på rotoren gange højden af rotorcentrum over det snit i tårnet, man betragter. Det er kun meget nær tårnets top, at rotormomenterne kommer til at betyde noget væsentligt.

Jfr. en af de gamle tommelfingerregler kan man i runde tal regne med, at det statiske vindtryk på en vindmøllerotor kan blive af størrelsesordenen 50 N/m2.

For en 6 MW mølle med et rotorareal på 20.000 m2 bliver vindtrykket altså 1000 kN.

Drejningsmomentet er af størrelsesordenen 6000 kNm. Da rotorcentrum ligger noget i retning af 3 m over tårntopflangen, skal man altså kun 3 m ned i tårnet, før momentet fra vindtrykket er lige så stort som drejningsmomentet, og når man kommer ned til bunden af et 100 m tårn, er momentet fra vindtrykket 100.000 kNm, mens drejningsmomentet stadig "kun" er 6000 kNm.

Det vindtryk, der ender med at dimensionere tårnet, fremkommer i praksis ved gennemgang af en række lassttilfælde, hvoraf nogle (typisk når møllen er i drift) både har ekstreme og udmattelsesmæssige laster, man skal forholde sig til, mens andre (typisk når møllen oplever transienter eller er i stilstand) primært giver ekstreme laster.

Det viser sig, at de ekstreme laster under drift typisk er en vis faktor højere end den maksimale statiske middellast under drift.

Den maksimale statiske middellast under drift forekommer ved den vindhastighed, hvor møllen når sin mærkeeffekt. Ved højere vindhastigheder pitches vingerne, og her falder midddellasten.

Middellasten ved den vindhastighed, hvor møllen når sin mærkeeffekt, er i det store og hele uafhængig af tiphastighed m.v. Den afgøres groft sagt kun af, hvor meget rotoren opbremser vinden. Og da rotoren designes, så den har så høj virkningsgrad som muligt, kender man faktisk opbremsningen, uanset hvordan rotoren så i detaljer er udlagt. Luften skal helst opbremses, så den i rotorplanet har 2/3 af hastigheden foran møllen, og i vindskyggen bag møllen har 1/3 af hastigheden foran møllen.

  • 8
  • 0

Udgangspunktet her var jo bl. a. tanker om at bruge et 90 graders vinkelgear


Nej, udgangspunktet er Svends spørgsmål om den hydrauliske løsning han havde hørt om er en "dødssyg" idé.

Vinkelgearet var en anden (og langt kortere) diskussion.

Der er ikke plads til effekttab i 5% klassen, ret mange steder i en 7 MW nacelle, uanset om den kører hydraulisk eller konventionelt.

Overvej hvilke køreflader der skal til for at ventilere sådanne varmetab bort.

Hvis MHI's naceller udmærkede sig ved særligt høje effekttab, så var disse køleflader/kanaler det første du bemærkede.

  • 1
  • 1

Erosion af forkanten stiger kraftigt med hastigheden, og der er ikke rigtig pålidelige systemer til forkantbeskyttelse, som realistisk kan anvendes på vindmøller, og som har en demonstreret holdbarhed ved meget over 90 m/s.

Helikoptere har ofte tiphastighed på 150 m/s, undertiden 300 m/s (næsten lydens fart). De har så også meget lavere driftstid og vedligeholdes ofte. Kan gummiforkanter ikke holde til møllers driftstid ?

Når du ser og hører et propelfly er det ikke motorerne men propellerne du hører. Det er også dem der giver det meste af støjen inde i flyet.

Det er ikke så enkelt - elektriske fly er næsten lydløse med samme fart og propel som samme type med benzinmotor. Benzinfly kan godt være høflige - lydpotten synes at være den ansvarlige for støj eller støjsvaghed.
http://www.flyingmag.com/national-park-ser...
http://www.avweb.com/blogs/insider/An-Elec...

  • 2
  • 0

Jeg tror nu ikke, at man ville forsøge sig med en enkelt kompressor med et kompressionsforhold på 200. Hvis man ønsker tryk af den størrelse, vil man normalt bruge mindst to kompressorer med en intercooler ind imellem


Det er netop derfor virkningsgraden er så lav ved konventionel CAES. En stor del af energien smides jo derved væk, og når den afkølede luft så ekspanderes, så skal der brændes gas af i turbinen, for den ikke iser til.

Ved AA-CAES bruger man også flere kompressor trin, men man lader kompressionsvarmen stige til meget højere temperatur, som så ventilerets over i et salt- eller stenlager, så den komprimerede luft fra kavernen siden kan genopvarmes nok til fuld ekspansion, uden at komme under frysepunktet.

Udfordringen har været (og er nok stadig) at lave kompressorer, der kan komprimere luft ved over 100 bar og ved temperaturer på 600 grader C.

https://www.rwe.com/web/cms/mediablob/en/3...

Faktisk skulle de gerne højere op på sigt, da kavernen jo kan klare langt mere end 100 bar.

Det undrer mig hvis de skulle have undervurderet isoleringsbehovet i varmelageret. Det er trods alt en ret triviel beregning, og det har jo mere med cyklustiden at gøre.

Men det er jo klart at virkningsgraden falder, hvis man kommer udover cyklustiden.

NB; Jeg huskede forkert. Det hedder ikke "anti-adiabatic" men "avanceret adiabatic". ;-)

  • 0
  • 0

Ved AA-CAES bruger man også flere kompressor trin, men man lader kompressionsvarmen stige til meget højere temperatur, som så ventilerets over i et salt- eller stenlager, så den komprimerede luft fra kavernen siden kan genopvarmes nok til fuld ekspansion, uden at komme under frysepunktet.

Udfordringen har været (og er nok stadig) at lave kompressorer, der kan komprimere luft ved over 100 bar og ved temperaturer på 600 grader C.

Ja, men det er heller ikke det, man gør. Man laver kompressionen i flere trin. Kompressorer af en størrelse, der er relevant for CAES, udføres altid som aksialkompressorer, og de har naturligvis mange trin internt, måske 10-20 rækker af blade.

Hvis man eksempelvis sætter to kompressorer efter hinanden, hver med et kompressionsforhold på 15, og starter med atmosfæretryk, får man et sluttryk på 225 Bar. Kompression med en faktor 15 giver en temperaturstigning på ca. 400 grader, så i hvert af de to trin holder man sig fint indenfor, hvad normale materialer kan holde til.

Kompressoren i 2. trin skal naturligvis kunne holde til det høje tryk, men teknologien er ikke værre end i en dampturbine, tværtimod er mange ting mindre komplicerede, fordi vi "bare" opererer med luft.

  • 3
  • 0

Helikoptere har ofte tiphastighed på 150 m/s, undertiden 300 m/s (næsten lydens fart).


S-61 have omkring 350 flyvetimer/år, Alluette 250 flyvetimer/år i dansk tjeneste.
en helikopter bliver passet som et spædbarn.
Ofte er forkanten beklædt med titanium eller rustfrit stål for at undgå erosion.

Vindmøller producere typisk hvad der svare til 27-2800 fuldlast timer/år svarende til 4-6000 driftstimer.
En vinmølle skal være billig og kunne klare sig med minimalt vedligehold.

  • 3
  • 0

Idéen er absolut ikke dødssyg, den er nærmere genial.


På skibe og tog er det meget almindeligt med elektrisk transmission i størrelsesorden 2-20 MW, hydraulisk transmission forekommer næsten aldrig.
Tog op til 5-600 kW kan have hydraulisk momentomformer, men det er noget helt andet.

Hydraulik anvendes typisk på entreprenørmaskiner og lignende, med en effekt på op til 4-500 kW.
Det er i øvrigt meget almindeligt at montere en hydraulik motor med et gear til lave hastigheder.
Hydraulik anvender man oftest hvor hastighed, moment og retning hele tiden skal kunne reguleres.

Hydraulik er alt for kompliceret, for dyrt og har for store tab til vindmøller.

En lille sidebemærkning vedrørende vindmøller:
Pitch reguleringen er oftest via hydraulikstempler, mens krøjningen er med gear og elmotorer.

  • 3
  • 0

Det med at sænke store skibe, er spild af allerede udvundet råstoffer.
Men de kan nu ellers godt golde til det, for trykket er det samme på begge sider af skroget, det er kun opdriften der er problemt. Og de skal jo hverken hæves eller sænkes, da der jo er hul forneden så vandet kan komme i takt med at lufte bruges.

Jeg fandt engang en artikel om CAES i vand, ved ikke om dette er kommet synderligt meget længere:
http://www.renewableenergyworld.com/articl...

Omkring det med spildvarmen ved komprimering.
Så tænker at det vel er ret oplagt at smide den i fjernvarme systemet?

Omkring det med kulde når luften skal dekomprimeres.
Så tænker jeg evt. samplacering af kølehuse og turbine.
Men også at 4-7 grader havvand er ganske glimrende til at holde turbinerne "varme" nok?

CAES og virkningsgrader?
Uden dybe indsigt i dette.
Tænker jeg at hvis vi afsætter komprimerings varmen i fjernvarmenettet og henter opvarmningsenergien til dekomprimering fra havet. (evt. også via brug af køle huse)
Så må den totale virkningsgrad blive rimelig fornuftig.

Vi har teknikken til det!
Men pris/Kwh fra et færdigbygget system er jo altid en god ting at kende og det gør jeg ikke?

Der er parametre som:
Øre/kwh for den strøm vi skal bruge til fylde CAES laget
Øre/Kwh indtægt for varme afsat i fjernvarmen
Øre/kwh indtægt for kulde afsat i kølehuse.
Øre/kwh indtægt leveret strøm til nettet.

Alle disse vil tilsammen genere et eller andet tal som gerne skulle matche noget der er rentabelt i forhold til anlægsomkostningerne.

  • 0
  • 2

Måske var jeg lidt for kortfattet med spørgsmålet om ideen med en olietanker på havbunden.
Rent teknisk er det ikke et problem, med hvad med økonomien.

Før tankeren sænkes på et dybt sted, skal den monteres med et rør i gennem dækket, som føres ned til et stykke fra bunden. Fra dækket går der en slange eller et trykluftrør til kompressoren.
En åbning i siden nær bunden, gør det muligt at lukke vandet ind, når skibet skal sænkes, ved hjælp af en flydekran i hver ende af skibet.
Så kommer det store problem med at sænke tankeren, i takt med at der presses luft ind, således at trykforskellen på hver side af dækket ikke bliver for stort.
Førnævnte rør som går gennem dækket, vil fungere som et "overløbsrør" for luft. Derved undgås faren for at tankeren pludselig farer op til overfladen.
Når tankeren på et tidpunkt bliver utæt på grund af rust, er den tjenlig til at blive hævet med samme omhu som ved ned sænkningen, for derved at blive slæbt til ophugning

  • 0
  • 1

Udover at store vindmøller kræver færre installations og servicepunkter, så bliver sejlrender og andet nemmere placere vindmøller omkring og NIMBY hensyn bliver nemmere, da højden og den visuelle effekt jo faktisk skalerer negativt!

Pointen med Artemis teknologien er at med hydraulisk gear kan man genoptage Clipper ideen med multiple generatorer koblet til hovedakslen. Mange små generatorer vender skaleringsreglerne om og giver mere effektiv generering i vindhastigheder under rated power. Derudover opnår man at vindmøllen bliver meget mere stabil, fordi generatorer med problemer kan udskiftes uden driftsstop.

Artemis teknologien åbner også for en anden generatorer baseret på superledere og kryoteknologi, der gennemløb en hype curve for blot at blive glemt. Pointen med den teknologi er at det er muligt at sænke vægten på generatorerne med ca. 70% samtidigt med at generatorerne bliver mere effektive.

Vestas satser som de fleste ved også på multiple vindmøller på samme tårn. Det reducerer både vægten, transporten og giver nogle aerodynamiske fordele specielt til offshore.

Forestillingen om at der er en slavisk sammenhæng mellem større output og stigende vægt er rent faktisk gentagne gange blevet modbevist af industrien selv.

Adwen's (nu ejet af Siemens) nye rotor har fx ca. 20% større overstrøget areal med næsten samme rotor vægt som Vestas 164. Vestas 164 blev sidste år opgraderet til 8,5MW uden vægtøgning.

Adwen har klaret det med design og materiale valg.

Henrik Stiesdal er lidt loren ved kulfiber, men det er der ikke rigtigt nogen gode økonomiske begrundelser for. Glasfiber prisen skal nok være 10 kr/kg, men kulfiber prisen er aktuelt ikke 100 kr/kg, men derimod 13,5 kr/kg http://northerngraphite.com/graphite-pricing/ for den dyreste variant af grafitten. Vævningen er derimod med sikkerhed dyr, men på trods af prisforskellen, så tyder intet på opbremsning af kulfibers indtog i vindmøllebranchen.

Vindmølleindustrien er den største forbruger af kulfiber med 17% af årsproduktionen i 2015 svarende til 7,600 tons og det forbrug forventes at stige til 25,000 tons allerede næste år. Eller mere end en tredobling på tre år!

Det betyder at i 2018 vil vindmølleindustrien blive en endnu større kunde i markedet for kulfiber, da rapporten forventer 12,5% vækst hvert år mellem 2015 og 2018, hvor total markedet forventes at blive 93.000 tons og vindindustrien altså kommer til at aftage 27% af den globale kulfiber produktion. Allerede i 2020 forventes det at vindindustrien vil aftage 65% af den globale kulfiber produktion!!

http://www.nrel.gov/docs/fy16osti/66071.pdf

Stigningen i kulfiber forbruget er noget højere end stigningen i markedet for vindmøller, så kulfiber vinder således muligvis markedsandele fra glasfiber indenfor vindindustrien, men der kan selvfølgelig også være tale om at den gennemsnitlige størrelse på vinger og dermed vingevægten, som Stiesdal også skriver om, er stigende og har været det over mange år, så der af den årsag indgår relativt mere vingemasse per nyopsat MW vindmøllekapacitet. Derudover kan noget af forklaringen være at kinesiske vindmølleproducenter ikke har samme teknologi som i vesten og derfor må basere sig på stærkere materialer.

  • 0
  • 0

Men de kan nu ellers godt golde til det, for trykket er det samme på begge sider af skroget, det er kun opdriften der er problemt.


Trykket er jo ikke det samme på begge sider, når du varierer trykket inde i skroget med op imod 100 bar.

Det holder et tankskib helt sikkert ikke til.

Den eneste måde du kan få det til at holde, er at hæve skibet op og ned i takt med at du varierer trykket inde i skroget, netop for at udligne udvendigt og indvendigt tryk.

  • 0
  • 0

Trykket er jo ikke det samme på begge sider, når du varierer trykket inde i skroget med op imod 100 bar.
Det holder et tankskib helt sikkert ikke til.
Den eneste måde du kan få det til at holde, er at hæve skibet op og ned i takt med at du varierer trykket inde i skroget, netop for at udligne udvendigt og indvendigt tryk.


Hvordan vil du lave et overtryk på 100 bar på en nedsænket beholder med hul i bunden?

Trykket vil alt andet lige være det samme på begge sider af beholderens væg.

Vi kan snakke om opdriften fra den indespærede luft og det tryk der bliver ved at fortrænge det vand der er i beholderen, f.eks 20 meter vand (beholderens højde)= 2 bar.

  • 0
  • 0

Med fare for at blive ædt, prøver jeg lige igen.
Vil det også i forbindelse med hydraulisk gear være komplet idiotisk, at have generator og hydraulikmotore nede, og kun hydraulikpumpen i nacellen.


Pumpen er den del der skal optage det store moment, så den udgør vel 80-85% af massen i de dele du her nævner, som til sammen vel udgør under 50% af nacellens og rotorens masse, når den nødvendige struktur er inkluderet.

Så du kan altså flytte maks 8% af nacellens masse ned i bunden af tårnet, ved at forbinde hydraulikmotorerne med 100 m lange rør/slanger, som blot øger det hydrauliske tab og øger møllens samlede masse.

Som Henrik lige anslog, så skal der jo flyttes ~300 liter væske i sekundet, først 100 m ned og derefter 100 m op, gennem disse rør/slanger, med alt det tab det medfører, så ja, det ville være ... sorry ... komplet idiotisk! ;o)

Der er derimod intet problem i at nacelle og rotor vejer 350 tons eller mere. Tårnet skal kunne bære langt større kræfter end denne masse, og de kranskibe der installerer møllerne er allerede rigeligt dimensioneret til at løfte emner med den masse.

  • 0
  • 0

Selvom vi kan opnår ret stor "faldhøjde", bliver der dog tale om et ret lille magasin, så mon ikke det bliver vanskeligt at få økonomi i?


Jeg har en lille beregner, der fortæller mig at Exxon Valdez, med en tankkapacitet på 235.000 M^3, vil have en lagerkapacitet på 639 MWh pr km vanddybde, den ligger på.

Altså ca 1,28 GWh, hvis den ligger på 2 km dybde.

Den vil således kunne lagre 4 dages elproduktion fra 4 stk 3MW-møller.

Den største vanddybde vi har i danske farvande, er vist omkring 500 m (i Skagerak), så vi vil kunne lagre strøm fra en enkelt 3MW'er efter 4 dages fuldlast, i sådan et skib.

  • 2
  • 0

Selvom vi kan opnår ret stor "faldhøjde", bliver der dog tale om et ret lille magasin, så mon ikke det bliver vanskeligt at få økonomi i?


Det tænker jeg det må være.

Derfor mine afledte tanker omkring fjernvarme (og kølehuse?), samt at hente varmeenergien til dekomprimering fra havvand.

Et undervands magasin er meget skalerbart, bare tilføj en ny ballon.

Materiel/bygninger på land skal dimensioneres til en specifik ydelse i MW, og vil være (næsten) helt uanfægtet af magasinets størrelse.

  • 0
  • 0

Søren

"Pumpen er den del der skal optage det store moment, så den udgør vel 80-85% af massen i de dele du her nævner, som til sammen vel udgør under 50% af nacellens og rotorens masse, når den nødvendige struktur er inkluderet."

Gigantisk spørgsmålstegn ?

Her er ordret hvad Artemis skriver om deres teknologi med to generatorer tilkoblet (flere vil være naturligt når møllerne skal skaleres).

"Wind Power

As the demand grows for ever larger wind turbines, gearbox technology struggles to keep pace with the torque demands placed upon the transmission and the increasingly stringent demands of grid operators.

Digital Displacement® technology has been demonstrated at 1.5MW and 7MW scales, providing a fully variable transmission designed to cope with the off-shore environment with a 25 year service life.

In April 2014, Artemis’s parent company Mitsubishi Heavy Industries (MHI) joined up with the pioneering Danish company Vestas to form a new joint venture company dedicated to offshore wind turbines – MHI Vestas Offshore Wind. Artemis is proud to be part of this exciting development.

Working with MHI, Artemis has now progressively scaled Digital Displacement® technology to the stage where it’s ready to challenge wind-turbine gearbox and direct-drive transmissions on cost, performance and scaleability.

Because of their legendary toughness and unrivalled power to weight ratios, high-pressure oil-hydraulic machines have long been considered for this job. However, until the development of Digital Displacement®, the low part-load efficiencies of conventional hydraulics have blocked access to the wind market.

The use of two generators further enhances system efficiency, by allowing unrequired capacity to be taken offline in low and moderate winds. Because of the inherently balanced load distribution and pressure limiting nature of hydraulic machines, the transmission is extremely robust. The DDP® and the DDM®s are built in modular fashion and most components can be swapped out from within the nacelle using the internal crane."

Hydraulik trykket kan fastholdes, det samme kan stempel størrelsen, da du jo ene og alene skalerer antallet af stempler og generatorer. Det som Artemis gør er at tilføje digitalt styring af alle elementerne i power transmissionen. Oveni hatten kan du rent faktisk reparere og udskifte dele medens møllen kører.

Modsat Henrik Stiesdal mener jeg sådan set at MHI's bidrag med Artemis teknologien til MHI Vestas kan blive af afgørende betydning for konkurrencesituationen til offshore. Jeg er ikke klar over om Vestas har adgang til Artemis teknologien onshore (MHI har deres egen vindmølle business), men der kan teknologien også blive en gamechanger, da skalering onshore er af meget større betydning onshore end offshore pga. at der er rigtigt meget at hente med højere tårne.

  • 0
  • 0

En helikopter bliver passet som et spædbarn. Ofte er forkanten beklædt med titanium eller rustfrit stål for at undgå erosion.

Vindmøller har 4-6000 driftstimer.

En vinmølle skal være billig og kunne klare sig med minimalt vedligehold

Ja, det er netop sagen, når man sammenligner vindmøller med helikoptere og fly. Vi taler andre teknologiniveauer, og også andre omkostningsniveauer.

Vindmøllevinger koster måske 1% pr kg. sammenlignet med helikopter- og flyvinger, men skal kunne tåle titusinder af driftstimer uden service. Det er ganske enkelt en anden verden.

Angående erosion af helikoptervinger, så er den mest robuste løsning vist elektroformet nikkel. Det anvendes bl.a. som forkantbeklædning på halerotorer på helikoptere, som skal starte og lande i ørkenområder.

  • 2
  • 0

Omkring det med kulde når luften skal dekomprimeres.
Så tænker jeg evt. samplacering af kølehuse og turbine.
Men også at 4-7 grader havvand er ganske glimrende til at holde turbinerne "varme" nok?

Nej, det er ikke tilstrækkeligt at varme op til søvandstemperatur. Problemet er, at der stort set ikke er noget arbejde i den kolde luft, så man vil få en elendig virkningsgrad.

Det rigtige er at gemme al varmen fra den adiabatiske kompression i et stenlager og så bruge den igen til forvarmning af den komprimerede luft før ekspansion. På grund af tabene i turbinerne bliver udstødsluften en del varmere end omgivelserne, og denne spildvarme kan bruges til fjernvarme.

  • 0
  • 0

Hej Jens

Nå, der var en hel del i din kommentar, som jeg må vende tilbage på ;-)

Mange små generatorer vender skaleringsreglerne om og giver mere effektiv generering i vindhastigheder under rated power. Derudover opnår man at vindmøllen bliver meget mere stabil, fordi generatorer med problemer kan udskiftes uden driftsstop.

Det er nu ikke rigtigt. De kan med lidt held udskiftes uden brug af en jackup, men der skal nu ikke meget vægt til, før det bliver rigtig besværligt til havs.

Udskiftes uden driftstop kan de ikke. Man kan ikke arbejde i møllen, mens den kører.

Artemis teknologien åbner også for en anden generatorer baseret på superledere og kryoteknologi, der gennemløb en hype curve for blot at blive glemt. Pointen med den teknologi er at det er muligt at sænke vægten på generatorerne med ca. 70% samtidigt med at generatorerne bliver mere effektive.

Højtemperatur superledere er nu ikke glemt i vindmølleindustrien, og der foregår projekter med sådanne generatorer flere steder for tiden. Men teknologierne har indtil nu vist sig at være flere gange dyrere end de mere konventionelle, selv når man tager vægtbesparelsen i betragtning.

Vestas satser som de fleste ved også på multiple vindmøller på samme tårn.

Det er nu ikke sådan, jeg har læst meddelelserne fra Vestas om deres multirotor-koncept - altså at de satser på det. Jeg mener, at man har oplyst, at man undersøger konceptet. Der er langt derfra og til at satse på det.

Forestillingen om at der er en slavisk sammenhæng mellem større output og stigende vægt er rent faktisk gentagne gange blevet modbevist af industrien selv.

Næ, det er den nu ikke, den er tværtimod gentagne gange blevet bevist. Du kan selv opsøge vægtinformationer på nettet (hvis du kan finde dem, de er ikke altid så lette at få fat i).

Adwen's (nu ejet af Siemens) nye rotor har fx ca. 20% større overstrøget areal med næsten samme rotor vægt som Vestas 164. Vestas 164 blev sidste år opgraderet til 8,5MW uden vægtøgning.

Adwen ejes skam ikke af Siemens.

Det forhold, at en fabrikant kan udvikle en rotor, der er relativt lettere end konkurrentens, har ikke noget at gøre med de genrelle observationer om square cube loven ovenfor. Den samme fabrikant ville så kunne lave en nedskaleret vinge til en vægt, som skalerere med den lineære dimension med et potensforhold i området 2.5-3.0

Glasfiber prisen skal nok være 10 kr/kg, men kulfiber prisen er aktuelt ikke 100 kr/kg, men derimod 13,5 kr/kg http://northerngraphite.com/graphite-pricing/ for den dyreste variant af grafitten.

Nej, det har du helt galt fat i. Du ser på prisen på grafit. Det har ikke noget med kulfiber at gøre.

I den rapport, du citerer efterfølgende, angives et skøn på prisen i 2020 på $23/kg svarende til 160 kr/kg.

Som hovedregel vil kulfiberen anvendes som beskrevet i bloggen, dvs. i hybride hovedbjælker. Typisk bruger man efterhånden pultruderede stænger af kulfiber, som indlamineres i glasfiber.

  • 3
  • 0

Modsat Henrik Stiesdal mener jeg sådan set at MHI's bidrag med Artemis teknologien til MHI Vestas kan blive af afgørende betydning for konkurrencesituationen til offshore. Jeg er ikke klar over om Vestas har adgang til Artemis teknologien onshore (MHI har deres egen vindmølle business), men der kan teknologien også blive en gamechanger, da skalering onshore er af meget større betydning onshore end offshore pga. at der er rigtigt meget at hente med højere tårne.

Uha, det lugter jo af et væddemål ;-)

Jens, skal vi vædde en god flaske rødvin om, hvorvidt der om fem år opstilles vindmøller med Artemis-teknologi, så det har nogen som helst indflydelse på markedet?

Vindmøllemarkedet er for tiden på 60.000 MW pr. år. "Indflydelse på markedet" er selvfølgelig et vidt begreb, men vi kunne måske sige 1%, svarende til 600 MW.

Mit bud vil være, at det gør der ikke.

  • 6
  • 0

Og hvilke forbedringer i virkningsgraden har Win Rampen-systemet så resulteret i? Har du nogle tal?

John Larsson


Jeg skrev at jeg ikke har tallene, men hvis vi ser godt efter, 4:16 min. inde i videoen, så har vi måske alligevel et hint.

Jeg har lavet et screen shot: https://www.dropbox.com/s/ouv1tytyiihipyf/...

Displayet "Total Active Power" (summen af de to generatorers output), som viser jo 7487,5 (kW), og man kan lige svagt tyde tallet på display # 1 og 2 fra venstre; hhv "Estimated Torque" og "Set Point Torque", som viser hhv 7453,4 og 7431,9 (kNm).

Omdrejningstallet kender vi ikke, men vi er oppe over mærkeeffekten, så mon ikke vi er på max rpm.

Rotoren ved vi er Ø167 m, og som Henrik antyder længere oppe, er normen for tiphastighed vist max 90 m/s, hvilket svarer til et maksimalt omdrejningstal på 10,3 rpm.

7487,5 kW ved 7453,4 kNm, ville uden effekttab svare til 9,593 rpm, så hvis vi antager at inputtet er 10,3 rpm, er effekttabet i hele drivlinjen (hydraulikpumpe, hydraulikmotor samt generator) = 7,2%.

Det skal sammenholdes med effekttabet i gearkasse, generator samt inverter i en konventionel mølle, så mon ikke MHI er indenfor skiven, hvad virkningsgraden angår?

Min anke er stadig at jeg synes systemet ser meget komplekst ud, især når man ser pumpen og hydraulikmotoren (som der jo er to af) på videoen. Jeg tvivler umiddelbart på at de kan opveje prisen på en konventionel gearkasse og inverter - men det kan jo være MHI kan optimere og forenkle det, når de får lidt flere erfaringer med systemet.

Hvad vi heller ikke ved, er om man kan få disse komponenter til at holde til + 25 års drift, uden alt for store vedligeholdsomkostninger.

  • 2
  • 0

Jens, skal vi vædde en god flaske rødvin om, hvorvidt der om fem år opstilles vindmøller med Artemis-teknologi, så det har nogen som helst indflydelse på markedet?


Pas meget på!

Jeg kom i et af mine første indlæg, her på ing.dk, til at love at jeg ville æde min hat, hvis der nogensinde blev opstillet en batteribyttemaskine i Danmark.

Var det 18 stk det blev til?

Jeg fik jo ret i at konceptet ikke havde gang på jord, men jeg kan stadig smage hatten! ;-)

  • 4
  • 0

Jeg fik jo ret i at konceptet ikke havde gang på jord, men jeg kan stadig smage hatten! ;-)

Jeps - jeg ved det ... det er ren hubris at påstå, at man ved noget om fremtiden!

Af samme årsag bruger jeg altid rødvinen, snarere end hatten. Vinen har den fordel, at man trods alt har glæde ved at tabe, dels ved tanken om, at den anden part har velfortjent fornøjelse, dels ved ens egen fornøjelse ved at være blevet klogere.

Jeg har gennem årene betalt i kassevis af vin for at blive klogere (selv om det nu ikke har sat sig nævneværdige spor ...)

  • 5
  • 0

Det rigtige er at gemme al varmen fra den adiabatiske kompression i et stenlager og så bruge den igen til forvarmning af den komprimerede luft før ekspansion. På grund af tabene i turbinerne bliver udstødsluften en del varmere end omgivelserne, og denne spildvarme kan bruges til fjernvarme.

Mit spørgsmål/ide går ikke på optimering omkring re-generering af elektrisk energi, men på den totale energiforbrugende palette.

Det er ret trivielt at lave vandkølede kompressorer på 10 bar, der kan holde til 80-85 grader = fjernvarme.

Jeg gætter(grundet mgl viden):
At lave turbiner/trykluftmotorer der kan arbejde med luft på fra +5 grader C og ned til -25 grader C= kølehus, er vel heller ikke den store udfordring?

Vinden blæser, der produceres & lagres varme og laves trykluft.
Vindstille, trykluft bruges til at lave strøm, der produceres & lagres kulde.

Javist virkningsgraden til re-generering af strøm er måske lav, men hvad bliver den totale effektivitet?

Jeg tænker, da vores strøm forbrug er væsentligt lavere end vores varme/kulde forbrug, gør det så noget at el-virkningsgraden er lav?

  • 0
  • 1

Til Søren Lund
Hvad siger du så til, at man ændrede tankeren, således at den kan opbevare ilt og brint, (hver for sig) i stedet for trykluft.
Så kunne man bruge henholdsvis elektrolyse og brændselcelle, til opbevaring af el-produktionen.
Det vil øge kapaciteten gevaldig.

  • 0
  • 3

Til Søren Lund
Hvad siger du så til, at man ændrede tankeren, således at den kan opbevare ilt og brint, (hver for sig) i stedet for trykluft.


Spørger du her om jeg mener brintteknologien har en rolle at spille fremtidens energisystemer, eller om jeg mener det bedre kan betale sig at bruge gamle trætte olietankere at lagre det i, frem for at dimensionere nye tanke til optimalt tryk, volumen og placering?.

Til det første: Utvivlsomt, spørgsmålet kan kun være i hvilken udstrækning.

Til det andet: Det er uinteressant for mig at regne på, men så dyr er en ny tank vel heller ikke,.

  • 2
  • 0

Et undervands magasin er meget skalerbart, bare tilføj en ny ballon.


Skulle du ikke starte med at forholde dig til proportionerne; at for hver olietanker i Exxon Valdez klassen, du tøjrer 1 km under havoverfladen, kan du lagre 3 dages fuldlast fra en 8 MW vindmølle.

Det er jo også ret begrænset hvad der findes af disse brugte balloner på markedet.

Det illustreres vel bedst ved at Lindø værftet i dag producerer naceller og nav til mindst 125 stk 8 MW'ere pr år, hvor de førhen producerede én olietanker pr år.

  • 3
  • 0

Helikoptere har ofte tiphastighed på 150 m/s, undertiden 300 m/s (næsten lydens fart).


En helikoper har en anden begrænsning. Generelt når et rotorblads hastighed nærmer sig lydens hastighed så dannes der kraftig turbulens (støj). Når hastigheden kommer op over lydens hastighed så holder normal aerodynamik ikke mere. Den virker ikke som vinge. For en helikopter er der et problem så snart den flyver fremad. Så vil rotoren på den ene side få forøget sin hastighed med flyvehastigheden og på den anden side vil den får reduceret sin hastighed modsvarende. Det giver et meget forskelligt løft på de to sider. Det er årsagen til at normale helikoptere ikke når meget højere op i hastighed end ca. 270 km/t.

  • 2
  • 0

Det er så mange år siden, jeg har læst om brintteknologi, at jeg faktisk har glemt alt om virkningsgrad o.s.v. Det kunne andre bedre svare på tænkte jeg.

  • 1
  • 0

elektriske fly er næsten lydløse med samme fart og propel som samme type med benzinmotor

Ja, der er stor forskel på almindelige sportsfly med mere eller mindre direkte udblæsning og så Touring Motor Gliders og ultralette fly med Rotax motorer. En egentlig lyddæmper gør en væsentlig forskel ;-).
Hvis du tager et moderne turbo-prop fly som Bombardier DHC-8 Q400, DHC-6 Twin Otter så er det ikke turbinens vinen der er den dominerende lyd. Det er derimod turbulensen fra propellerne. De der har fløjet med C-130 Hercules vil også kunne istemme.
En høj tip hastighed giver en høj virkningsgrad og kraftig støj. Om der så også er noget med en større belastning p.g.a. vibrationer ved jeg ikke.

  • 2
  • 0

Skulle du ikke starte med at forholde dig til proportionerne; at for hver olietanker i Exxon Valdez klassen, du tøjrer 1 km under havoverfladen, kan du lagre 3 dages fuldlast fra en 8 MW vindmølle.
Det er jo også ret begrænset hvad der findes af disse brugte balloner på markedet.

Mon ikke du skulle starte med at forholde dig til at et sådant system, hvis det nogensinde kommer, bliver lavet med nye fleksible balloner og af et fancy moderne materiale, fremfor gamle brugte rustne olietankere?

Måske du også skulle forholde dig til at hvis prisen bliver tilpas lav, så er de fysiske proportioner irrelevante!

Jorden er rund, og der er konstant folk der trækker kaniner op af hatten, javist de fleste er dødfødte, men det hænder alligevel at der kommer levende dyr op, men de forsøges ofte aflivet af "Det kan man ikke, for det plejer vi ikke at gøre" folket.

Vindmøller er et glimrende eksempel på en sådan kanin!

Og nej, jeg tror heller ikke der kommer rentabilitet i balloner under vandet!
Men jeg har set nok i livet til at lade være med at fare i flint over nye ting.
(med mindre de stikker snablen i mine lommer for at suge støttekroner)

  • 1
  • 4

Henrik Stiesdal

Jeg taber en del Yankiebar til kæresten i væddemål - og der har jeg som regel en chance.

MHI har 30 mand beskæftiget i Artemis og i dette interview, med Jamie Taylor, Artemis’ Senior Project Manager, forventes MHI Vestas som kunde når vindmøllerne vokser over 10MW. http://analysis.windenergyupdate.com/turbi...

Siemens er partner i et projekt med $102 mill. budget som har som målsætning at reducere kulfiberprisen med 90% fra $20/kg til $2/kg https://www.bloomberg.com/news/articles/20...

MHI Rayon har etableret et samarbejde med Fiberline her i Danmark, så man forbereder sig tydeligvis på fortsat markedsvækst og i den situation er der jo uomgængeligt behov for at reducere priserne.

Hvis man så skeler til initiativerne med vinger fremstillet af metal, så bliver konkurrencesituationen skærpet både mht. performance og pris - og nød lærer jo nøgen kvinde at spinde.

  • 1
  • 0

Nu har jeg googlet lidt på elektrolyse-og brændselcelleanlæg. Sidstnævnte har en virkningsgrad på 95 %, bedre kan det næsten ikke blive.
Et elektrolyseanlæg kan bruge havvand til fremstilling af ilt og brint, og arbejder bedst under højt tryk.

Er det så ikke nærliggende at tænke, at placere disse anlæg på dækket af tankeren, således at el-kablet fra vindmøllerne kan føres direkte dertil.

  • 0
  • 2

Ernst Eriksen

Jeg var vistnok den største Synfuel fanboy på Ing.dk, men du slår mig så.

Den teoretiske og også praktiske grænse for elektrolyse er 96% (den økonomiske er lavere) og den teoretiske, men endnu ikke praktiske grænse for brændselsceller er 83%.

Uanset betydelige tab er der meget god pointe i at satse på Synfuels.

Takket være de mange dygtige ingeniører, der hver dag går på arbejde for at reducere udgifterne til vindenergi og solenergi, så falder prisen på Synfuels hvert år med tocifferede procentsatser.

  • 0
  • 0

Angående erosion af helikoptervinger, så er den mest robuste løsning vist elektroformet nikkel. Det anvendes bl.a. som forkantbeklædning på halerotorer på helikoptere, som skal starte og lande i ørkenområder.

Men alle metaller har stadig lavere hårdhed end sand, så det slides alligevel. Gummiforkanter er vist endnu mere resistante, da sandet blot hopper på gummiet istedet for at slide, og holder således næsten uendeligt. Bruges på nogle amerikanske, og på Lynx's BERP blade.

Gummiet vedligeholdes mig bekendt ikke. Der er ikke sand ved havmøller, så erosionen bør være væsentligt lavere, udover den lavere tipfart. Er gummiforkanter for dyrt og besværligt at bruge på møllevinger? Eller er erosionstypen så meget anderledes for vanddråber end for sand ?

3M laver noget tape :
http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_E...

Måske skulle Ferrari bruge det på undersiden for at undgå at sandet slider kulfiberen væk? ;-) http://www.topgear.com/videos/jeremy-clark... @4min

For de private propelfly os nede på landjorden normalt hører, er propelstørrelsen 1-2 meter, og her er udstødningen den største støjkilde. Man kan sikkert finde data for omdrejningshastighed og regne tipfart ud.

  • 0
  • 0

3M laver noget tape

Disse tapes er sikkert afprøvet mange gange og fundet upraktiske for møller, spørgsmålet er hvorfor? For dyre, for kort levetid eller hvad ?

En helikopterrotor kan betragtes som en Highly Accelerated Life Test af møllevinger; tipfarten er som nævnt næsten dobbelt så høj, hvortil kommer fartøjets egenfart, og ofte ophold i abrasive miljøer. Hvis gummi (snarere plade end tape) kan holde et par tusind timer der, kan det sikkert holde 10.000 timer på møllevinger. Det er stadig ikke nok, men dog et fingerpeg om en mulig retning til højere udbytte fra møllen.

  • 0
  • 0

For de private propelfly os nede på landjorden normalt hører, er propelstørrelsen 1-2 meter,

Derfor er mange af de motorer de bruges idag (Continental og især Lycoming) baseret på meget gamle konstruktioner fra omkring 1940. Det er boksermotorer med mere eller mindre direkte udstødning. Når der bruges så gamle konstruktioner skuldes det "en gang godkendt...". Det at få godkendt en ny motor til fly-brug koster "en bondegård" og da markedet for nye (stemple) motorer er begrænset så sker der ikke egentlig nyudvikling.

  • 0
  • 0

Men alle metaller har stadig lavere hårdhed end sand, så det slides alligevel.

Ja, det er korrekt, at selv nikkelforkanter slides, men dog meget langsommere end aluminium.

Gummiforkanter er vist endnu mere resistante, da sandet blot hopper på gummiet istedet for at slide, og holder således næsten uendeligt. Bruges på nogle amerikanske, og på Lynx's BERP blade.

Gummiet vedligeholdes mig bekendt ikke. Der er ikke sand ved havmøller, så erosionen bør være væsentligt lavere, udover den lavere tipfart. Er gummiforkanter for dyrt og besværligt at bruge på møllevinger? Eller er erosionstypen så meget anderledes for vanddråber end for sand ?

Ja, det er to forskellige fænomener. På vindmøller er udfordringen ikke slid, men udmattelse af overfladen på grund af drift i regn.

Gummiforkanter bruges på en del mølletyper, men også der har der indtil videre været problemer med udmattelse. Der ser dog ud til at være nye materialer på vej, som har rigtig lang levetid.

3M laver noget tape :
http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_E...

3M's såkaldte helikoptertape bruges i stort omfang på vindmøllevinger. Det virker, men holdbarheden er nogle steder et problem. 3M anbefaler faktisk ikke selv tapen til offshorebrug.

  • 3
  • 0

En helikopterrotor kan betragtes som en Highly Accelerated Life Test af møllevinger; tipfarten er som nævnt næsten dobbelt så høj, hvortil kommer fartøjets egenfart, og ofte ophold i abrasive miljøer. Hvis gummi (snarere plade end tape) kan holde et par tusind timer der, kan det sikkert holde 10.000 timer på møllevinger. Det er stadig ikke nok, men dog et fingerpeg om en mulig retning til højere udbytte fra møllen.

Ja, og den logik er da også grundlaget for mange materialevalg til vindmøller. Men praksis har ofte vist, at den ikke holder. Vindmøller opererer under alle forhold, og nogle år er der mange hundrede driftstimer i regn med store dråber. Det er navnlig de store dråber, der er problemet, når vi taler udmattelse. Erfaringsmæssigt slides forkanter mere i Nordsøen end i Østersøen, og det ser ud til at have med dråbestørrelse at gøre. UV spiller også en rolle på visse overflader.

  • 3
  • 0

Ud fra min kendskab til svævefly og deres hovedbjælker ved jeg at kulfiber er væsentligt mindre fleksibelt end glasfiber. Giver det fordele eller ulemper når det bruges i en vindmøllevinge?

Kulfiber har meget større stivhed end glasfiber. E-modulet er ca. 3 gange højere for de enkelte fibre, men stivheden af det færdige laminat er dog ikke 3 gange højere, da stivheden også afhænger af vøvning, epoxy, fiberindhold m.v. Normalt kan man regne med ca. den dobbelte stivhed.

I en stor vindmøllevinge er udbøjning som regel det dimensionerende kriterium. Det er frigangen til tårnet, som sætter grænsen. Resultatet er, at glasfibervinger som regel ikke dimensioneres til den maksimale spænding, materialet kan tåle, fordi stivhedskravet overskygger styrkekravet. Her kan der være meget at hente ved at anvende kulfiber. Som nævnt ovenfor vil man på grund af prisen normalt begrænse sig til at have kulfiberen i hovedbjælken, og der ikke alene, men i form af et hybridlaminat med glasfiber.

  • 3
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten