– Dette er noe av det mest uvanlige jeg har sett på lenge, sier en begeistret Torben Larsen, seniorforsker på DTU Vindenergi. Han viser til den danske vindturbinprodusenten Vestas’ multirotor-konsept og dens fire V29-225 kW-turbiner, som ble oppført ved Risø ved Roskilde Fjord i Danmark i april i fjor.
Vingene til multirotor-turbinene er bare 29 meter i diameter. Det er en helt annen størrelsesorden enn vanlig på konvensjonelle møller, hvor de største nå for tiden er helt opp mot 164 meter i diameter. Men fire av de mindre V29-rotorene har like stor effekt – 900 kW – som den konvensjonelle V52-vindmøllen ved siden av med svært mye større vinger.
– Man er i ferd med å møte noen størrelsesbegrensninger på vingene til konvensjonelle vindmøller, sier Torben Larsen på kontoret sitt.
– Hver gang diameteren på rotoren øker, øker vekten i tredje potens, men egenvekts-momentet stiger i fjerde potens. På toppen av dette øker de aerodynamiske kreftene også tilsvarende. Vingens vekt og belastningen øker altså raskere enn styrken ved klassisk oppskalering, og den skal jo tross alt kunne bære seg selv, forteller han.
Derfor kreves det en teknologiutvikling hver gang en ny generasjon med møller skal bli større i forhold til den forrige. Det kan for eksempel være smartere metoder for å konstruere selve vingen, slik at den kan redusere belastningene ved å bøye seg, eller ved bytte av materialer, som å begynne å bygge vingene av karbonfiber i stedet for glassfiber.
Stadig større møller
Utviklingen i bransjen har alltid gått mot større vinger, forteller seniorforskeren. Flere har i tidens løp feilaktig prøvd å forutsi når den maksimale størrelsen er nådd, men det har likevel alltid vært fordelaktig å fortsette oppskaleringen.
– Nå forsøker Vestas med sin multirotormølle å øke størrelse på møllen uten at de nødvendigvis gjør vingene større. Det er selvfølgelig en prototyp som fremdeles krever mye måle- og beregningsarbeid rundt turbulens, vibrasjoner og vindfelt. Og så må vi jo også se på om den kan bygges kostnadseffektivt. Men det er absolutt ikke utenkelig at vi kommer til å se den i landskapet i fremtiden, sier Torben Larsen.
Larsen jobber selv med å utvikle de simuleringsverktøyene som brukes for å beregne belastning og dynamikk i den usedvanlige konstruksjonen.
Akkurat nå er det spennende å jobbe med vindmøller, synes han.
– Tidligere var nyskapningen innen i vindmøllebransjen for eksempel om man skulle bruke en girkasse eller en direktedrevet generator-konfigurasjon. Men spørsmålene om en vindmølle bør se ut slik den pleier med ett tårn og én rotor, har ikke vært seriøst utfordret før nå, forklarer han.
– Det henger også sammen med at vi nå har pålitelige beregningsmodeller som kan håndtere selv ganske kompliserte dynamiske vindmøllesystemer.
- Sparer millioner: Vindkraft-produsenten forutsier været bedre enn meteorologene
Utradisjonelle konstruksjoner
Torben Larsen har også funnet fram et par andre ukonvensjonelle mølledesigner. Den første er E128; en 3,6 MW-prototype med bare to vinger, som er bygd av en dansk utviklingsavdeling i Silkeborg for kinesiske Envision Energy, og som nå er oppført og testet i Thyborøn.
– Det er en høyvindskonstruksjon som er bygd for å håndtere tropiske stormer i Asia, forteller han. – Den har det som kalles partial pitch, hvor det i sterk vind bare er den ytterste delen av vingen som roterer.
De innerste 21 meterne av vingen er fastmonterte, mens de ytterste 42 meterne kan dreies. Det betyr at den ikke risikerer at få maksimal last på vingene på samme tid i en storm, og den kan forøvrig stilles sidelengs slik at den nesten ikke har noe areal mot vinden. Samtidig er de to vingene 50 prosent bredere enn vingene på en konvensjonell trebladet mølle; noe som gir ekstra stivhet og styrke i konstruksjonen. Dermed kan veggtykkelsen i vingen – og dermed både vekt og pris – reduseres.
– Den kommer vi til å se i områder med helt andre vindhastigheter enn de vi har her i Danmark, forteller Torben Larsen.
- Les også: Derfor gikk norske Sway Turbine konkurs
Flytende vindmølle
Den siste prototypen som Torben Larsen viser fram, er enda mer annerledes. Den flyter nemlig.
– Kroppen til Sway-møllen stikker ned i vannet som en bøye. Den er forankret med et strekkbein som sitter festet i bunnen opptil 300 meter nede\på et dyp ned til 300 meter, sier Torben Larsen.
Rotoren sitter fast på tårnet til møllen, så man kan avlaste tårnet med vaiere. Det innebærer at konstruksjonen snur seg etter vinden via en dreiemekanisme helt nede i bunnen av forankringen.
– Prototypen ble satt opp i 2012, men man har egentlig ikke hørt noe etter det, forteller Torben Larsen. – Det hjalp selvfølgelig heller ikke at prototypen sank, legger han til. – Men det viser også at det er et godt stykke fra en interessant tanke til produksjon i full skala.
Men andre og litt mindre radikale flytende løsninger er oppført, og de har bevist at det kan la seg gjøre.
Artikkelen ble først publisert på Ingeniøren.dk
