Vippende vindmøller kan spare formuer
Fremtidens vindmøller kan produceres meget billigere og med markant lavere vægt, hvis de designes til at læne sig op mod vinden.
Af Henrik Eilers
- Hele pointen med projektet er at undersøge, om det er muligt at reducere belastningen på vindmølletårnet ved at lade det balancere mod vinden. Det kan man bruge til at spare materialer og arbejdskraft, så hele vindmøllen bliver billigere at opsætte, forklarer Martin Bonderup Brorsen, som sammen med studiekammeraten Jesper Larsen har fået topkarakteren 12 for projektet.
Segway-inspiration
Idéen om at droppe den faste forankring af tunge vindmølletårne og i stedet placere lettere udgaver på en form for vippende hængsler, kommer fra Vestas’ egen udviklingsafdeling. En tur på et tohjulet selvbalancerende Segway-køretøj var med til at give specialist Keld Hammerum inspirationen, mens han ledte efter løsninger, der kunne nedsætte belastningen på møllerne i ekstreme situationer med kraftig blæst.
- Jeg fik idéen til princippet under arbejdet med et projekt, der havde til formål at reducere de såkaldte ekstremlaster på vindmølletårnene. På samme tidspunkt prøvede jeg en Segway, så idéen kan vel nærmest beskrives som en parring mellem en vindmølle og en Segway. Og principielt er der ingen tekniske hindringer for at lade en vindmølle læne sig op mod vinden, siger Keld Hammerum.
Afgangsprojektet dokumenterer ifølge Vestas-specialisten, at to helt fundamentale forudsætninger er i orden, nemlig at vindmøllen skal være stabil uanset vejrforholdene, og at den naturligvis skal være effektiv til at omsætte vinden til energi.
Belastning nedsat med 83 procent
Udfordringen består til gengæld i, at der skal være et avanceret kontrolsystem, som udnytter vindmøllens hængslede bevægelighed til at holde den i balance i al slags vejr. Det kan ske ved løbende at justere møllevingernes vinkel i forhold til vindretningen og deres omdrejningshastighed.
Den kontrolstrategi, som de to nu uddannede civilingeniører fra AAU har anvendt til formålet, har i simuleringer vist sig at være meget effektiv. Belastningen på tårnet blev reduceret med godt 83 procent, og metaltrætheden blev nedsat med hele 99,86 procent.
- De mulige negative sideeffekter er, at det kan gå ud over energiproduktionen, fordi der går noget tabt, når vingernes stilling ændres. I vores simulering mister vi cirka 3,4 procent af udgangseffekten på grund af det. Men den vigtige konklusion er, at konceptet faktisk fungerer helt uden at ændre på vingedesign eller lignende, siger Jesper Larsen.
Kvantespring inden for strukturelt design
Hos Vestas understreger specialist Keld Hammerum, at projektet stadig er i det meget tidlige koncept-stadie. Derfor er det heller ikke muligt for ham at sige, om konkrete udløbere af det kommer på markedet, eller hvornår det i givet fald kan ske. Han lægger omvendt ikke skjul på, at potentialet for store materialebesparelser på den enkelte vindmølle er værd at forfølge:
- Kostprisen er afgørende for vores produkters konkurrencedygtighed. På en vindmølle udgør tårn og fundament en væsentlig del af prisen, så markante lastreduktioner er yderst interessante. Det er ikke forkert at sige, at en realisering af det her koncept vil være et kvantespring inden for strukturelt design af vindmøller, fastslår Keld Hammerum.
De lovende tal fra simuleringerne skal tages med forbehold, men Vestas har under alle omstændigheder fået en vigtig ting ud af projektet:
- Det største udbytte, vi har fået, er erkendelsen af, at den ekstra frihedsgrad ikke nødvendigvis påvirker møllens øvrige ydelse markant i negativ retning, siger Keld Hammerum.
For de to nu færdiguddannede AAU-ingeniører har samarbejdet med Vestas også været en god oplevelse:
- Det er altid mere spændende at arbejde sammen med industrien, fordi det tilføjer et strejf af praktisk anvendelse, hvor universitets-projekter ellers ofte kan virke for teoretiske. Desuden har Vestas og Keld Hammerum givet noget meget interessant feedback. Især til hvordan vi skulle teste vores løsning og vurdere resultaterne, fortæller Martin Bonderup Brorsen.
