Nyhet | 2012-11-12 | 15:29

Nya krav för storskalig vindkraft

Vindkraft till havs i den omfattning som nu planeras kräver större turbiner. Vattenfall skärper därmed kraven på leverantörerna och på det egna utvecklingsarbetet. I slutet av 1970-talet hade de största vindkraftturbinerna en effekt på några hundra kilowatt. Idag är de största kommersiellt tillgängliga turbinerna på 5-7 megawatt (5.000-7.000 kilowatt) och på ritborden konstrueras turbiner på upp till 20 MW. Stora produktionsenheter betyder att det blir färre enheter att serva, och det finns också andra fördelar. Men ju större turbinen är, desto svårare blir transporten och byggandet. De olika delarna är så stora att de inte kan skeppas under broar och andra hinder. Jättelika kranar behövs för att få dem på plats. Med storskaligheten följer också nya tekniska utmaningar. – Den främsta svårigheten hänger samman med ”lagen om den fyrkantiga kuben”, förklarar Sven-Erik Thor, chef för Vattenfalls vindkraftforskning och -utveckling. Optimala säkerhetsmarginaler Den fysikaliska lagen säger att när de roterande vingarnas längd fördubblas, så ökar materialets volym – och därmed massan och kostnaden – med kuben på diametern. Turbinerna måste därför dimensioneras för väsentligt större laster och redan i ett tidigt konstruktionsskede måste man räkna med optimala säkerhetsmarginaler. – Dagens internationella standarder, som producenterna utgår från, är kanske otillräckliga när man utvecklar maskiner på 20 MW. Till exempel sades det att växellådorna i dagens vindkraftturbiner, bland annat i Horns Rev, skulle hålla i 20 år, men det har visat sig att de går sönder mycket tidigare. Växellådor har tillverkats i över hundra år, så de borde inte vara så svåra att dimensionera. Problem med växellådorna har på senare tid fått många turbinproducenter att byta till direktdrivna konstruktioner. Istället för en turbin som roterar med 20 rpm (rotationer per minut) och en växellåda som omvandlar rotationshastigheten till generatorns 1.500 rpm, använder man en annorlunda typ av generator med större diameter och därmed högre hastighet i periferin, som är direkt förbunden med turbinen. Det betyder att maskinhuset blir större och syns mer. Tillförlitlighet och tillgänglighet – För att bygga 7.200 MW i Nordsjön krävs beprövad teknik. Den avgörande frågan är inte valet mellan 5 eller 7 MW turbiner, utan att vi kan lita på att de producerar som utlovat. Därför vill vi att leverantörerna ska bevisa och demonstrera tillförlitligheten och tillgängligheten hos den produkt de säljer, understryker Sven-Erik Thor. Effektivare byggplatser Utformningen av turbinerna är en fråga för leverantörerna. Vattenfalls egen forskning och utveckling är istället inriktad på utveckling av byggplatserna samt på drift och underhåll. Att utvärdera vindhastighet och andra förutsättningar är en avgörande faktor. – Tio procent högre genomsnittlig vind betyder omkring 30 procent mer energi, påpekar Sven-Erik Thor. Därför behöver vi tillförlitliga beräkningar av den lokala vindstyrkan, korrigerad för normalår. Nätförbindelser En annan viktig fråga för Vattenfall är hur man ska samla den elektricitet som produceras och föra den iland och leda in den på elnätet. för vindkraftparker långt ute till havs kan likströmsöverföring (HVDC) vara en möjlighet istället för vanliga växelströmslösningar. Med fler vindturbiner i drift blir drift och underhåll allt viktigare. Vattenfall har utvecklat verktyg för att beräkna drift- och underhållskostnader och i nya projekt ingår sådana beräkningar redan i projekteringsstadiet. Detta är den femte artikeln i en serie artiklar om vindkraft. Den sjätte, och sista, artikeln publiceras 23 november. Artikel 1: Vindkraften – en gammal energikälla Artikel 2: Så fungerar ett vindkraftverk Artikel 3: Bättre vindförhållanden till havs Artikel 4: De har koll på vinden