Når det ikke blåser

Hans Henrik Ramm skriver om skaleringsproblemene ved vindkraft, og hvordan dette fører til store kostnader knyttet til en beredskap av reservekraft. I Norge er vi kanskje heldige, men det forutsetter i tilfelle at vi kan bygge ut pumpekraftverk parallelt med vindkraft. Slik kan overskuddskraft utnyttes når det blåser mye, samtidig som vannkreften skalerer godt når det blåser mindre. Det hkelper dessverre ikke resten av Europa, som i stedet må finne måter å redusere kraftforbruket når det blåser lite-

Kees De Groot er en tidligere visepresident og forskningssjef i Shell. Cornelis le Pair er tidligere sjef for det hollandske forskningsrådet STW. For noen uker siden la de ut artikkelen "The hidden fuel costs of wind generated electricity" der de analyserte det tyske kraftproduksjonssystemet der ca. 10% i dag kommer fra vindkraft. Tyskland fremheves gjerne som et foregangsland for vindkraft, med meget rause subsidier.

Problemet er at vindkraften produseres av et landsomfattende system av vindparker som leverer mindre enn 20% av den samlede installerte kapasiteten (17,5% i snitt over årene 2000-2007). Det skyldes rett og slett at vinden ikke blåser like sterkt hele tiden, og ofte ikke i det hele tatt. Produksjonen faller i tredje potens av fallet i vindhastigheten, dvs at leveransene er bare ca. 12% av kapasiteten når vindhastigheten faller til det halve - og det er ren fysikk.

/../
Alle kraftverk har en bestemt optimal kapasitet. Når man avviker fra denne, svekkes effektiviteten. Det blir brukt mer brensel pr produsert enhet, og CO2-utslippene øker. Det krever også mer brensel når turbinene kjøres opp, og når de må kjøre på tomgang.
/../
Konklusjonen ble at hvis denne blir redusert til 45%, vil all vinningen gå opp i spinningen. Mer enn det, og vindkraften vil forårsake økte utslipp.

Offshore.no

Sway med verdens største vindturbin

Enova har tildelt Sway AS 137 millioner kroner i støtte for å utvikle verdens største vindturbin. Dette er tidenes største Enova-tildeling til umoden teknologi.

Støtten skal gå til byggingen av en 10 MW vindturbin med en rotor på 145 meter i diameter i Øygarden i Hordaland. Turbinen bygger på nye teknologiske løsninger og skal først testes ut på land de neste to årene. Deretter er målet til Sway å ta denne teknologien til havs.

- Dette er en milepæl i arbeidet med utviklingen av fremtidens vindkraftteknologi. Regjeringen legger til rette for demonstrasjon av nye teknologier. Dette er en langsiktig satsing som jeg har gitt Enova et særlig ansvar for. Enova har med dette gitt støtte til et spennende prosjekt, som flere norske energiselskaper, teknologileverandører og forskningsmiljøer står bak. Dette prosjektet legger til rette for å videreutvikle teknologien for flytende offshore vind framover, sier olje og energiminister Terje Riis-Johansen.

I samarbeid med det norske teknologiselskapet Smartmotor AS, har Sway utviklet denne nye vindturbinen. Sway AS er eid av blant andre Statoil, Lyse, Inocean og Eystein Borgen.

Kina på vindtoppen

Xinjiang, Kina
Foto: George Lu

Kina installerte flere turbiner enn både Europa og USA i 2009, ifølge statistikk fra Global Wind Energy Council (GWEC). I alt 13.000 megawatt plasserer kineserne godt foran Europa med 10.500 MW og USA med 9.900 MW.

Kina mener definitivt alvor, og doblet vindkraftkapasiteten for femte år på rad. Fremdeles har USA og Tyskland mer vindkraft, men tyskerne blir trolig tatt igjen i løpet av året.

Kineserne har et og økende behov for energi, men de produserer i all hovedsak kull, og denne produksjonen er i ferd med å nå toppen. Vindkraft er derfor en kilde til fortsatt vekst i tilgangen på energi.

Kinas største turbinprodusent Goldwind produserer i hovedsak relativt små turbiner på 750 kW og 1,5 MW. I Europa og USA er det vanlig at hver turbinen er på over 2 MW.

Teknisk Ukeblad

Havvindmøller påvirker det lokale klimaet

Foto: Björn Söderqvist

Enova har beregnet at vi har potensial for å produsere vindenergi til havs som tilsvarer rundt 130 TWh årlig. I den debatten så langt har man fremhevet fordelene ved at det på havet er mer stabile vinder og få perioder med vindstille vær. Man kan man regne med at en vindmølle til havs vil gi 50 % mer energiproduksjon enn en tilsvarende vindmølle på land.

Göran Broström fra Meteorologisk institutt og Lars R. Hole ved Vêrvarslinga på Vestlandet skriver i en kronikk om noe som ikke har vært omtalt mye frem til nå, nemlig at atmosfæren ikke er en ubegrenset kilde til vindenergi. Vindmøller tapper atmosfæren for energi, og det fåtall studier som er gjort tyder på at vindmøller kan ha både regionale og globale klimaeffekter om vi får en tilstrekkelig stor utbygging.

En ny studie fra Meteorologisk institutt har vist at vindmølleparkene vil påvirke selve havet. Dette er ikke nødvendigvis negativt ettersom det er mulig at man vil få en kraftigere oppstrømming av næringsrikt vann fra dypet, noe som igjen kan føre til oppblomstring av marint liv og en økt fiskeproduksjon.

Kunnskap om effekten av å plassere vindmølleparker til havs med minst mulig miljøskader kan oppnås ved at biologer og geofysikere samarbeider om å studere effektene i grundige forundersøkelser.

I tillegg bør man etterstrebe optimal plassering med tanke på å maksimere produksjonen over tid, og minimalisere påvirkningen på konstruksjonene fra ekstremvind og bølger. Dette krever klimatologiske undersøkelser både av forholdene de siste tiårene og fremtidens mulige klima.

Vindmøller til havs påvirker klimaet - bt.no

Energiregnskap - har havvindmøller noe for seg?

Fremskrittspartiets representant i Stortingets miljø- og energikomité, Ketil Solvik-Olsen, er ute å regner på norsk energiforbruk. Han legger til grunn at norsk olje og gass genererer energi tilsvarende 2.500 TWh. Skulle man bygd ut offshore vindkraft med tilsvarende kapasitet, og legger til grunn Statoils tall (én krone i støtte per kilowatt time), ville den årlige kostnaden bli 2.500 milliarder kroner. Solvik-Olsen bruker dette som argument mot en satsing på havvindmøller.

Skal man erstatte Norges oljeproduksjon med vindmøller, trengs det 177.117 vindmøller, hver med en kapasitet på 3 MW, ifølge Solvik-Olsen. Hvilke tall han regner med er ikke lett å få tak på, men tallet kan ha kommet frem omtrent på denne måten:

2.500x10¹² wattimer årlig / (0,55x(3x10⁶) watt per mølle) / 365 dager / 24 timer = ca 173.000 møller
- da forutsatt at møllene i snitt produserer 55% av den maksimale produksjonskapasiteten.

Tilsynelatende enkel matematikk. Problemet er bare at nesten all denne energien forbrukes utenfor Norge. Norsk industri, tjenesteyting, varme, belysning forbruker knapt 140 TWh per år. Plusser vi på for transportsektoren endte Norges samlede energiforbruk om lag 339 TWh i 2008.

Olje- og gassektoren er i seg selv svært energikrevende. Fakling og forbruk av naturgass samt strømforbruk til denne næringen utgjorde til sammen rundt 67 TWh i 2008.

Dersom vi skulle slutte med all produksjon av olje og gass ville det årlige energibehovet i Norge være 228 TWh (netto innenlands sluttforbruk ifølge SSB). 120 TWh dekkes av vannkraft i et normalår. Svært forenklet kan vi dermed si at hovedutfordringen er å skaffe rundt 110 TWh til ulike former for transport og annet energiforbruk.

Regner vi på energibehovet isolert kan dette i teorien dekkes ved hjelp av drøyt 14 tusen vindmøller, forutsatt en maksimal energiproduksjon per mølle på 3MW og en gjennomsnittlig utnyttelsesgrad på 30%.

14.000 møller x 0,3(3.000.000 Watt) x 24 timer x 365 dager= 1,1x10¹⁴ Wattimer = 110 TWh

Ifølge en studie fra US Department of Energy (DOE) vil det være mulig å innføre av 300 GW vindkraft i USA, innen 2030. En tidligere studie av National Renewable Energy Laboratory har sett på mulightene for en raskere utbygging av vindkraft, og funnet at opp til ca 600 GW kan realiseres innen 2030. Et amerikansk forslag til energiplan for 2030 har som mål å bygge ut 380 GW, noe som kan være realistisk. For å realisere denne mengden vindenergi trengs et landområde på rundt 75.000 kvadratkilometer, eller 10% av landområdet i Texas, men mindre enn 2% av området (knapt 1500 kvadratkilometer) vil være opptatt av tårn, veier og annet utstyr.

14 tusen havvvindmøller kan muligens skaffe energien, men løser ikke problemet med å frakte energien dit den skal forbrukes. Noe kan åpenbart fraktes som strøm i et ledningsnett, mens mye må konverteres til en annen energibærer. Her kan kanskje hydrogen være en mulighet på sikt.

Skal vi tjene inn det vi taper på ikke å selge petroleumsprodukter må det selvsagt langt flere vindmøller til. Men det eneste sikre er jo at oljen tar slutt, så å forske på et bredt spekter av alternative former for energiproduksjon er åpenbart ganske smart. Havvindmøller er åpenbart ikke svaret på alt, men en form for engergiproduksjon som kan matche våre vandkraftverk ganske godt.

Havmølleparken Ægir

Havmølleparken Ægir planlegges 170 km sørvest for Lista er kalt etter jotnen som hersket over havet. Ægir vil i alt omfatte 200 vindturbiner, med en samlet effekt på 1000 MW, noe som skal kune gi en årsproduksjon på 4,5 TWh. Norges mestproduserende vannkraftverk, Tonstad i Sirdal, produserer til sammenligning 960 MW, noe som normal gir 3,6 TWh årlig.

Byggeprisen for Ægir er stipulert til mellom 20 og 30 milliarder kroner. Men i alt 200 havvindturbiner blir prisen altså mer enn 100 millioner per mølle.

Hver vindmølle skal utstyres med en 5 MW generator, drevet av rotorer med en diameter på hele 126 meter. Disse blir montert i tårn 90 meter over havoverflaten. Slike dimensjoner lar seg kun realisere til havs fordi det er så å si umulig å frakte komponentene på land.

For at de gigantiske turbinene ikke skal "skygge" for hverandre må de stå mellom syv og åtte rotordiametre fra hverandre. Det betyr at Ægir vil trenge rundt 200 km².

Stavanger Aftenblad og Teknisk ukeblad.

Maglev vindturbiner

En Maglev vindturbin benytter magnetiske lagre for å erstatte de konvensjonelle kulelagrene i en vindmølle. Det er dermed ingen kontakt mellom de bevegelige delene, noe som gjør friksjonen tilnærmet null. Et design er utviklet i Kina av Guangzhou Energy Research Institute hevder dermed å kunne utnytte vind med hastigheter ned mot 1,5 meter per sekund. Dette kan gi 1000 driftstimer årlig for vindkraftanlegg i områder med en gjennomsnittlig vindhastighet på 3 m/s, dog med lavere effekt enn konvensjonelle vindturbiner, som opererer når vindhasyighetene er høyere. Turbinene skal imidleertid kunne operere i vind som overstiger 40 m/s.

For øyeblikket er den største konvensjonelle vindturbinen i verden på bare fem megawatt, men en stor maglev vindmølle kan produsere en gigawatt med strøm, nok til å levere energi til 750.000 boliger (nå vil jeg riktignok ta det tallet med en klype salt). Teknologien vil øke effektiviteten med 20% i forhold til konvensjonelle vindturbiner og redusere driftskostnadene med 50%. På toppen av det hele, for seg at maglev vindturbine vil være operativ i ca 500 år (igjen, skeptisk, men la gå)!

Man ser for seg at bygging av en enkelt gigantiske maglev vindmølle vil kunne redusere bygging og vedlikeholdskostnader og krever mye mindre areal enn hundrevis av konvensjonelle turbiner. Den anslåtte kostnadene ved å bygge denne enorme konstruksjonen er imidlertid mer enn femti millioner dollar.

I USA mener et selskap, ledet av forskeren Ed Mazur, at de vil kunne levere ren kraft til mindre enn ett øre per kilowattime med denne teknologien.

Byggingen av verdens største fabrikk for produksjon av maglev vindturbiner startet i Kina i november 2007. Zhongke Hengyuan energiteknikk skal ha investert 400 millioner yuan i å bygge dette anlegget, som vil produsere maglev vindturbiner med kapasitet fra 400 til 5000 watt.

Kilder: Wikipedia og Inhabitat.

445 millioner kr til vindkraft

Enova har gitt tilsagn om støtte til Jæren Energi AS sitt vindkraftanlegg på Høg- Jæren, og utvidelsen av Kvalheim Kraft sitt vindkraftanlegg på Mehuken. Til sammen er det bevilget 445 millioner kroner i denne utlysningsrunden, noe som vil gi i underkant av 300 GWh ny vindkraft.

- Dette er et viktig skritt på veien for å realisere en norsk vindkraftsatsing og å nå Enovas mål om utbygging av 3 TWh vindkraft innen 2010. Ut i fra Enovas kriterier er Høg-Jæren og Mehuken vurdert som de beste alternativene. Disse prosjektene får støtte fordi de gir mest energi for pengene, sier adm. direktør Nils Kristian Nakstad i Enova SF. Jæren Energi har fått tilsagn om støtte på 352 millioner kroner og Kvalheim Kraft har fått tilsagn om støtte på 93 millioner kroner.

Ulike vindparker varierer sterkt i lønnsomhet. Skal det store potensialet for vindkraft i Norge utløses er man avhengig av å utvikle de rimeligste og mest kostnadseffektive utbyggingene.

- De to vindparkene som får støtte i denne omgangen krever betydelig mindre støtte enn de neste som stod på rangeringslista. Per dags dato fremstår vindkraft som kostnadskrevende, men vi har tro på at kostnadene vil gå ned allerede ved neste utlysningsrunde. Det forutsetter imidlertid at flere får endelig konsesjon, slik at vi får større konkurranse blant søkerne, sier Nakstad.

Norge har per i dag 1,1 TWh vindkraft og med denne tildelingen vil dette øke til 1,368 TWh. Enova skal bidra til å utvikle det norske vindkraftmarkedet ved å kontraktfeste utbygging av 3 TWh vindkraft innen 2010.

-Samtidig som dette er en god start går den norske vindkraftsatsningen inn i en avgjørende fase de kommende årene. Det er begrenset rom for videre støtte til vindkraft innenfor Enovas økonomiske ramme etter 2010. Enova mener derfor at det haster med å avklare hvilke rammebetingelser som skal gjelde for norsk vindkraft etter 2010, sier Nakstad.

Link til informasjon om prosjektene: http://www.enova.no/vindkampanje/

445 millioner kr til vindkraft i Rogaland og Sogn og Fjordane (Enova SF)

Store utfordringer for vindkraft til havs

Enova presenterte tidligere i år en studie som anslår at offshore vindkraft har et fysisk potensial på 14 000 TWh. Enorme tall, gitt at det norske strømforbruket er på rundt 120 TWh.

Tidligere olje- og energiminister Åslaug Haga bestilte en rapport fra Energirådet, som konkluderte med at Norge bør satse på å utnytte havvind tilsvarende 40 TWh innen 2025.



Selv om det foreløpig investeres lite i vindkraft her hjemme har tre norske konsepter er kommet i gang så langt: Hywind, Sway og nykommeren Windsea jobber alle med å utvikle ulike tekniske løsninger for havvindmøller. De jobber med prototyper som planlegges lansert i henholdsvis 2009, 2010 og 2011.

Instituttleder Johan E. Hustad, ved institutt for energiteknikk ved NTNU, tror Norge har fortrinn som kan bringe Norge frem til en posisjon som ledende leverandør av offshore havvind til Europa.

- Vi har så stort kompetansefortrinn. Ikke bare har vi høy industriell kompetanse offshore på grunn av oljeproduksjonen, vi har også forskningsmessig høy kompetanse som få andre land kan oppvise. Derfor tror jeg offshore vindkraft er utrolig interessant som norsk eksportvare. Ikke bare som krafteksport, men også som teknologieksport, sier Hustad til Teknisk Ukeblad.

Det gjenstår imidlertid mye teknologiutvikling før vindenergi til havs kan konkurrere med de nåværende strømprisene. Bare prototypen til Hywind er estimert til å koste rundt 400 millioner kroner. I tillegg til dyre konstruksjoner kommer et kraftnett i Nordsjøen, noe som trolig vil koste rundt 150 milliarder kroner. I tillegg kommer en rekke problemer knytett til vedlikehold. man håper på å kunne løse mye av dette via operasjoner som fjernstyres fra land, men også dette forutsetter omfattende teknologiutvikling.

For å få tilstrekkelig økonomi i prosjektene er det en forutsetning at man bygger stort.

- Utfordringen er at de store turbinene man trenger offshore verken er godt nok utprøvd eller i salg per dags dato. Når du øker kapasiteten, øker også tyngden i toppen betraktelig. Hywind-piloten kommer i en størrelse på 2,3 MW, StatoilHydro går ikke rett på 5 MW turbin. Det illustrerer problemstillingen, sier Paul Thomassen, som er en del av gruppe for marin byggeteknikk ved universitetet.

Det kan ta 10-15 år før teknologien for flytende vindkraftverk blir tilstrekkelig utprøvd. I mellomtiden er det avgjørende at selskapene klarer å opprettholde interessen for vindkraft til havs.

- Går det flere år uten suksesshistorier, er det ingen garanti for at interessen vil fortsette. I dag har vi sol-, vind-, bølgekraft, og den største utfordreren er atomkraft. Det blir et politisk spørsmål om finansiering, forskning, subsidier og produksjon, sier Thomassen.

Teknisk Ukeblad har mer om de tre norske vindkonseptene:

• Hywind - Den første industrielle fullskala demonstrasjonsenheten for flytende vindturbiner.
• Sway - Vindturbin med rotoren montert nedvinds
• Windsea - Plattform som bare stikker 22 meter ned i havet

Den vanskelige havvinden - TU.no

Vindmølle eksploderte

Ifølge teknisk ukeblad har det vært 118 ulykker med vindmøller på verdensbasis. I alt er 49 mennesker drept. Siste ulykke skjedde forrige lørdag i Danmark, og denne var av det mer spektakulære slaget.



Slike ulykker skjer trolig på grunn av feil på mekanismen som skal vri rotorbladet ut av vinden og låse dem når det blåser som verst.

Vindmølleparker til havs har også hatt betydelige problemer med rust i girkassene. Dette er så omfattende i Europa at den tyske produsenten Enercon ikke lenger vil levere deler til havbaserte vindkraftverk. Den verdensledende vindkraftverkprodusenten Vestas har også stoppet alt salg til havbaserte kraftverk over tre megawatt.

Vindkraft tar av, men ikke i Norge

I fjor ble det installert over 20 000 MW ny vindkraft på verdensbasis. I Norge går det imidlertid fortsatt ganske tregt. Ifølge GWECs oversikt ble det bare installert bare 8 MW ny vindkraftkapasitet i fjor, noe som representerer en økning på 2,5% fra 2006.

I Europa ligger vi dermed på 13. plass, blant annet slått av Sverige som har installert over dobbelt så mye kapasitet.

Den totale andelen installert vindkraft i Norge er 333 MW, noe som er veldig langt unna regjeringens mål om 3 TWh innen 2010. Norge har kanskje Europas beste vindforhold, men den manglende satsingen er et resultat av dårlige rammevilkår.

USA installerte i fjor over 5000 MW, mer enn dobbelt så mye som i 2006, og ligger dermed på topp. Vindkraft står dermed for 30 prosent av USAs nye kraftproduksjon i 2007, og USA kommer trolig til å passere Tyskland som verdens største vindnasjon innen utgangen av 2009. I dag ligger USA på andre plass, med totalt snaut 17 GB installert vindkraftkapasitet, mens Tyskland har drøyt 22 MB.

– At USA er blitt store på vindkraft, viser at vindkraft ikke bare er et spørsmål om klima, men at fornybar energi er en meget raskt voksende sektor som gir arbeidsplasser og næringsutvikling. Tallene viser at verden har forstått det, sier Øistein Schmidt Galaaen i Norsk Vindkraftforening, Norwea, til Teknisk ukeblad.

På andre og tredje plass finner vi henholdsvis Spania og Kina, begge med rundt 3500 MW ny installert vindkraft.

Kinas vindmål er imidlertid ambisiøse: Innen 2020 vil kineserne bygge vindturbiner med en kapasitet på totalt 30 000 MW. Til sammenligning har USA planer om å oppnå 50 000 MW produsert vindkraft innen 2020.

TU.no - Vindkraft tar av – men ikke i Norge - Teknisk Ukeblad

Dansk milliardstøtte til vindmøller

Mens de danske politikere spiller med klimamusklerne i valgkampen, venter en ny energiplan på at fordoble støtten til de danske vindmølleejere.

Et notat, som Jyllands-Posten har fået fat i, viser at et udkast til en energiaftale samler regeringen, Socialdemokrater, Dansk Folkeparti, de radikale og SF om at udskrive en årlig regning for grøn energi til danskerne på 19 milliarder kroner.

Pengene skal bruges til at hæve støtten til brug af halm på landets største kraftvarmeværker med 50 procent. Biogasproducenterne skal have otte procent ekstra, mens vindmølleejerne får fordoblet deres milliardstøtte.

Samlet set er der tale om en fordobling af grøn energi til 30 procent af det samlede årlige forbrug.

Hvor pengene skal komme fra, er endnu usikkert, men bliver regningen delt ud til hver enkelt dansker, svarer det til en årlig udskrivning for hver husstand på 8.600 kroner.

Politikere enige om at fordoble milliardstøtte til vindmøller | Ingeniøren