Havvindmølle vestas teknikere

Gigantmøller tapper havet for grøn energi

Havvindmøllerne har vokseværk, og nu er en 280 meter høj gigant klar til test. Den grønne omstilling bliver nemlig en altædende strømsluger.

Havvindmøllerne har vokseværk, og nu er en 280 meter høj gigant klar til test. Den grønne omstilling bliver nemlig en altædende strømsluger.

Claus Lunau

43.000 kvadratmeter! Eller arealet af seks fodboldbaner af internationalt format.

Så enormt et rotorareal dækker de 115,5 m lange vinger på det danske firma Vestas’ nye gigantvindmølle.

Den 280 meter høje mølle bærer det lidt kedelige og tekniske navn V236-15.0 MW, men særlig den sidste del, de 15 MW, er interessant. Det er møllens effekt, dens kapacitet, dens ydeevne. Femten megawatt.

Vindmøller i 15 MW-klassen er kulminationen på årtiers udvikling, hvor møllernes effekt fordobles ca. hvert syvende år. Dermed kan blot en enkelt af de nye mastodonter forsyne hele 20.000 af vores stadig mere energikrævende husstande med strøm.

Nu skal vindmøllerne opstilles i klynger langt fra land og dele vedvarende energi med hele kloden.

Kloden kræver energi

For bare få år siden var effekten af verdens førende vindmølle 10 MW, men nu er Vestas altså klar til at teste et monster af en storebror. Effekten på 15 MW gør lige nu V236-15.0 MW til en af de største vindmøller i verden.

Graf vindmøllerhøjde
© Ken Ikeda Madsen & Shutterstock

Møllerne har vokseværk

De første elproducerende vindmøller blev bygget i 1800-tallet. Med Vestas’ nye model er møllerne på ca. 200 år vokset fra en højde på 20 m til over 250 m.

Vindmøller af den kaliber bliver helt centrale, hvis den globale opvarmning skal bremses. Den grønne omstilling bliver nemlig en altædende strømsluger.

Hvis vi tager Danmark som eksempel, så er landets samlede elforbrug i dag ca. 35 terawatt-timer (TWh), hvilket svarer til 35 billioner watt i en time.

For at omsætte energiforbruget til en relaterbar målestok, svarer det til at have ca. 570 millioner elpærer på syv watt tændt hele tiden, året rundt.

Fremskrivninger viser, at energiforbruget vil være fordoblet til ca. 70 TWh allerede i 2030, hvis Danmark skal indfri målet om 70 pct. reduktion i udledningen af CO2.

Og her bliver elektricitet altafgørende. Hvor strøm i private boliger i dag går til lys, hårde hvidevarer, aircondition, TV og spillekonsoller, skal elektriciteten fremover også opvarme vores boliger og drive elbiler.

Derudover skal strømmen levere den nødvendige energi til nye datacentre, elektrisk togdrift og til at drive kemiske reaktioner, som skal producere grønt brændstof – fx brint, petroleum eller ammoniak til fly og skibe.

Forskerne kalder princippet Power-to-X, og alene i Danmark vil produktionen af de grønne brændstoffer komme til at kræve 10 TWh elektricitet i 2030. Heldigvis er der nok energi at tage af.

20 000 husstande vil den gigantiske havvindmølle kunne forsyne med strøm.

Jorden bliver konstant bombarderet med 173.000 trillioner watt solenergi, hvoraf godt to procent bliver omdannet til kinetisk energi i form af vind.

Blæsten indeholder dermed ca. af 3500 trillioner watt, som vindmøllerne kan tappe og omdanne til elektricitet.

I 2009 beregnede to amerikanske og en finsk forsker, at verdens vindmøller tilsammen kan udvinde ca. 840.000 TWh om året.

Til sammenligning er klodens totale elforbrug i øjeblikket ca. 25.000 TWh, og selvom det tal kommer til at stige markant de kommende årtier, vil der stadig være energi nok til at dække behovet.

Når den nye vindmølle testes i 2022 og udbydes kommercielt i 2024, er den dermed Vestas’ svar på, hvor hovedparten af elektriciteten til en hurtig grøn omstilling skal komme fra.

Gigantmøller er løsningen

Ingeniørerne har flere gode grunde til at bygge vindmøllerne stadig højere, for selvom det er nærliggende at tro, at en flok mindre vindmøller er lige så gode som én stor, forholder det sig langtfra sådan – især ikke på åbent hav.

Først og fremmest rager store møller højere op i atmosfæren, hvor vinden blæser hurtigere, friere og mere jævnt end ved jordoverfladen.

En rapport fra USA’s nationale laboratorium for vedvarende energi, NREL, har vist, at den gennemsnitlige vindpåvirkning stiger mellem 0,5 og 1,0 m/s ved at gå fra en højde på 80 meter til 110 meter over havoverfladen og med yderligere 0,5 m/s, hvis højden øges fra 80 meter til 160 meter.

For det andet er gigantmøllernes vinger bredere, hvilket betyder, at de kan fange en svagere vind og arbejde ved lavere vindstyrker.

Og da den store mølle alene pga. sin størrelse er bygget mere robust end sine forgængere, kan den også klare langt kraftigere vindstyrker, før den må indstille arbejdet.

Når Vestas-ingeniørerne er så forhippede på at bygge verdens største vindmølle, gælder det ikke alene håneretten. På vigtige områder er den større mølle bedre end Vestas’ nuværende topmodel, V164-10.0 MW.

© Alexander Lund-Andersen

1. Højden øger effektiviteten

En højere mølle får fat i vinden i større højde. Jo længere fra jordoverfladen, man bevæger sig, jo mere fart – og dermed energi – er der i vinden.

© Alexander Lund-Andersen

2. Giganter modstår storm

En mere massiv mølle kan håndtere højere vindhastig­heder og har dermed et højere såkaldt cut-out, hvor møllen standser sin produktion.

© Alexander Lund-Andersen

3. Kæmperotor fanger vinden

En mølle med længere vinger dækker et større område og indfanger vinden fra et større areal. Det giver et større strømudbytte.

Som tredje fordel har store møller også længere vinger, og det tillader dem at fange blæsten fra et større areal. Ved at fordoble vingelængden dækker møllen et fire gange større område, og det øger naturligvis elproduktionen markant.

Vestas V117-4.2 MW, med en rotordiameter på 117 meter, har en maksimal effekt på 4,2 MW, mens den nye V236-15.0 MW med en dobbelt så stor rotordiameter altså har en over tre gange højere effekt. Forbedringen skyldes både den større rotor og møllens højde og den højere cut-out speed.

Størrelsen udfordrer ingeniørerne

Selvom der altså er åbenlyse gevinster ved at bygge havvindmøller så store som muligt, er det dog ikke uden udfordringer for ingeniørerne. Møller er nemlig ikke bare sådan at skalere.

Når højden på en vindmølle fordobles, og rotorarealet bliver fire gange så stort, stiger møllens vægt drastisk, fordi fordoblingen sker både i højden, bredden og længden.

Møllen bliver altså op mod otte gange tungere og kræver otte gange flere materialer at konstruere.

Selvom vægten på et tidspunkt sætter en øvre grænse for, hvor store havvindmøller kan blive, har det ikke holdt kineserne tilbage fra at byde ind med en 16 MW vindmølle, MySE 16.0-242, som overgår Vestas’ nye gigant.

Sugeanker
© Ken Ikeda Madsen & Shutterstock

Vindmøller suger sig ned i havbunden

Gigantmøllerne står urokkeligt fast. En af de nyeste metoder til at fæstne vindmøllerne er de såkaldte sugeankre, hvor et undertryk suger mølletårnet flere meter ned i havbunden uden behov for et støbt fundament.

Havbund luft
© Ken Ikeda Madsen & Shutterstock

1. Møllen sænkes blidt ned

Møllettårnets understel består af et eller flere hule sugeankre, der sænkes langsomt mod bunden. Ved at lukke luft ud af ankrene justeres graden af opdrift og dermed tårnets vægt i forhold til det omgivende vand.

Havbund luft forsvinder
© Ken Ikeda Madsen & Shutterstock

2. Vægten klarer en del af arbejdet

Når mølletårnet er sænket helt ned på havbunden, lukkes luften langsomt ud af ankrene, så hele konstruktionen mister opdrift og bliver tungere. Vægten af tårnet presser sugeankeret det første stykke ned i mudderet.

Havbund mudder
© Ken Ikeda Madsen & Shutterstock

3. Undertryk suger mølletårnet fast

Vand, sand og mudder pumpes ud af sugeankeret, så et undertryk opstår. Vand suges samtidig forbi ydersiden af sugeankeret, hvilket skaber kviksand, som sammen med undertrykket sørger for, at tårnet fæstnes dybt i mudderet.

Den kinesiske rekordmølle er endnu kun på tegnebrættet, men skulle efter planerne komme i drift i 2024.

I det hele taget er verdens vindmølleproducenter begyndt at bygge stadig større, og både Siemens Gamesa og General Electric er på vej med to 14-MW-møller, som ligeledes opstilles fra 2024.

Og der er store planer for havvindmøllerne, for giganterne skal ikke opstilles i kystnære vindmølleparker med strømkabler direkte ind til land. I stedet skal de stå i flokke langt ude på havet.

Møllerne tager på ølejr

Danmark er det første land til at planlægge såkaldte energiøer. De to første skal konstrueres i Østersøen og i Nordsøen og tages i brug før 2030. I

april 2022 foreslog den danske regering, at der allerede nu planlægges yderligere øer i Nordsøen. Idéen er, at kablerne med strøm fra hver havvindmølle samles på energiøerne, hvor energien opbevares.

Den første energiø i Nordsøen skal ligge 80 km fra kysten og udbygges til en kapacitet på 10.000 MW. Det kan næsten dække hele det forventede danske elforbrug i fremtiden og svarer til den maksimale ydelse af 670 af Vestas’ nye giganter.

Energiø strøm

Flokke af kæmpemøller skal levere strøm til verdens første energiøer. Herfra fordeles strømmen videre ud til verden eller lagres i perioder med ekstra høj produktion.

© Energistyrelsen

Senere skal øen opgraderes til hele 10.000 MW, som næsten kan dække hele det forventede danske elforbrug i fremtiden.

Men energiøerne skal ikke kun forsyne danske kaffemaskiner og elcykler.

Danmark planlægger at blive nettoeksportør af grøn energi, så øerne skal i lige så høj grad fordele strøm til Tyskland, Holland og Belgien og måske til andre naboer som Storbritannien, Norge, Sverige, Polen og de baltiske stater.

Fordelingen skal afhjælpe et af de store problemer med grøn energi, for hvad gør vi, når solen ikke skinner, vinden ikke blæser, eller regnen ikke fylder vandkraftværkernes floder?

For at udjævne variationerne i elproduktion og vores forbrug i løbet af døgnet skal forskellige tidszoner fremover bytte strøm med hinanden.

Den enorme vindmølle vil spare klimaet for 38.000 ton CO<sub>2</sub> om året. Det svarer til at fjerne 25.000 biler fra vejene.

Hver morgen opstår der en stor bule i efterspørgslen på strøm, når folk står op og tænder for lys og kaffemaskine på samme tid.

Ved at dele strøm på tværs af tidszonerne kan morgenbulen udjævnes kloden rundt – også selvom man er stået op til en vindstille gråvejrsdag.

Fremtidens møllevinger er grønne

Selvom vindmøllerne kommer til at spille en altafgørende rolle i den grønne omstilling, er de ikke selv udpræget grønne.

Det viser en stor undersøgelse udført af ingeniøren Leon Mishnaevsky fra Danmarks Tekniske Universitet i februar 2021.

Vindmøller, som blev opsat for 20-25 år siden, og som nu skal pensioneres, er næsten umulige at genbruge materialer fra.

Værst står det til med skrottede møllevinger, som den europæiske interesseorganisation WindEurope forudser vil udgøre 25.000 tons allerede i 2025.

Ifølge Mishnaevsky udleder det ca. 200 tons CO2 at omdanne en 6,5 tons tung møllevinge til fortovsmateriale, mens det kun udleder ca. 1 ton CO2 at smide den på lossepladsen.

Derfor vil det være bedre at renovere vingerne og bruge dem som møllevinger igen, da det kun koster ca. tre tons CO2 for den samme 6,5 tons tunge vinge.

Vindmølleproducenterne har dog taget problematikken til sig, og i september 2021 præsenterede Siemens verdens første fuldt ud genanvendelige vindmøllevinge til havvindmøller.

Havvindmøllevinge

I 2021 sendte Siemens en 100 pct. genbrugelig havvindmøllevinge på markedet. En ny type opløsningsmiddel sørger for, at vingens forskellige komponenter kan skilles ad.

© Siemens Gamesa

Vindmøllevinger kan indeholde materialer som plast, glas- og kulfiber, PVC, skum og endda træsorten balsa. De forskellige komponenter klistres normalt sammen med et ekstremt holdbart, harpikslignende stof.

Men nu har Siemens fremstillet et nyt, opløseligt bindemiddel, så vingernes mange materialer kan skilles fuldstændigt ad og omdannes til bl.a. fladskærme og kufferter.

Mere drastisk går det lille amerikanske firma Global Fiberglass Solutions til værks.

De tilbyder allerede i dag at komprimere brugte glasfiber-møllevinger til plader, der fx kan fungere som vægbeklædning.

Den første kommercielle version af Vestas’ nye gigant opstilles først i 2024, så du skal formentlig vente nogle årtier, før vingerne fra verdens største vindmølle kan pryde din stue.