Fram till 2020 tas varje år 40 000 – 60 000 nya vindkraftverk i drift. Men måste de i framtiden se ut som vi är vana vid? Varför inte som vinddrakar, fladdrande paneler eller flytande öar med gigantiska armar?
Aerogenerator X, som har utvecklats av brittiska Wind Power, påminner om ett sjöodjur med två huvuden som i V-form sträcker två långa halsar högt ovanför vattenytan. I toppen sitter bärplan. De driver den vertikala turbinen som är monterad på en flytande plattform långt ut till havs. Från vingspets till vingspets mäter giganten 274 meter, nästan lika mycket som tre fotbollsplaner.
Med företag som BP, Caterpillar, Rolls-Royce och E.ON i ryggen är Aerogenerator X bara ett av flera konkurrerande projekt som jagar storlek, skalfördelar och låg vikt. Många av dem är ännu i ett tidigt skede och har flera år kvar till marknadsintroduktion.
Norska Sway utnyttjar erfarenheter från oljeindustrin i Nordsjön. De ska placera några av världens största vindkraftverk på flytande torn som fylls med ballast och förankras flexibelt i havsbotten. Fördelen är att det går att bygga längre ut till havs och på djupare vatten än med pelare som drivs eller borras ner i havsbotten.
Ungefär 50 kilometer ut från norska kusten blåser vindarna hårdare och mer konstant. Här beräknas turbinerna generera 20 – 30 procent mer elektricitet än närmare land. Testning av prototyper pågår som bäst. Men den stora frågan är om tekniken är stabil och pålitlig nog att klara mäktiga turbiner på 10 MW – eller ända upp till den dubbla effekten.
En illustratörs tolkning av preliminära ritningar för en Flying Electric Generator från Sky WindPower. Den här skapelsen utsågs till en de 50 bästa uppfinningarna av tidskriften Time 2008.
Ännu längre fram i tiden ligger luftburna vindkraftprojekt som nederländska Power Plane. Kraftverket är inget annat än ett obemannat segelflygplan som med kabel är kopplat till en markstation. För att generera kraft stiger planet och drar ut kabeln. När det sedan dyker rullas kabeln upp och en ny cykel kan påbörjas.
Historiska vinddata från Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut visar att man på grund av de konstant starka vindar som blåser på högre höjd kan räkna med ett kapacitetsutnyttjade på 60 procent jämfört med 30 procent för konventionella turbiner. Tillverkningskostnaderna är dessutom bara en bråkdel av vad traditionella kraftverk kostar.
”Vi ersätter stål, koppar och glasfiber med matematik, mjukvara och elektronik, och öppnar vägen till nya energiresurser”, säger Richard Ruiterkamp, vd för företaget Ampyx Power som ligger bakom Power Plane. En kommersiell lösning ska vara färdig 2014. I ett första skede kommer den att riktas mot användare som inte är anslutna till elnäten och i dag använder dieselgeneratorer. Först långt senare, när stora system på 1 MW har utvecklats, kan den bli intressant för kraftbolagen. ”Den heliga graal för all grön energi är att producera energi som är billigare än kol. Det är dit vi måste komma”, säger Ruiterkamp.
Visionärer som professor Francis Charles Moon vid Cornell University i USA går steget längre med hybridteknik, där fladdrande paneler generar vindkraft på natten eller vid mulet väder. Solceller tar över när vädret tillåter. Projektet heter ”Vibro-Wind” går ut på att ”skörda” vind som blåser mellan husen i storstädernas bostads- eller kontorsområden. Enligt Moon är projektet tre till fem år från marknadsintroduktion.
Många av den nya sortens vindkraftverk är som tagna ur science fiction-litteraturen. Det beror på att det inte bara är att skala upp den etablerade tekniken när man ska ut på havet och bygga riktigt stort, enligt professor Feargal Brennan, chef för offshore engineering vid brittiska Cranfield University, där Aerogenerator X till stor del har utvecklats.
Danska BTM Consult beräknar att det med dagens teknik är dubbelt så dyrt att installera ny kapacitet i en tuff havsmiljö som på land. ”Andra tillverkare försöker att optimera tekniken genom individuell bladvindelsreglering, olika kuggväxellösningar eller laserbaserad vindmätning framför turbinen”, säger Staffan Engström, chef för Ägir Konsult som utvecklar vindkraftverk.
Kapplöpningen om MW är nu i full fart. Projektet Azimut leds av spanska Gamesa tillsammans med elva vindkrafts- och verkstadsföretag. Målsättningen är att fram till 2020 bygga en turbin på 15 MW – dubbelt så kraftig som dagens största turbin, Enercon E-126. I ett första skede investerar företagsgruppen nu 25 miljoner euro fram till 2013 för att ta fram teknologin.
”Rent intuitivt tror jag att vi förmodligen kommer att se 20-MW-turbiner i användning inom tio år”, säger Jo Beurskens vid Netherlands Energy Research Center.
Dessa turbiner, om de någonsin förverkligas, blir i så fall betydligt större än världsmarknadsledaren Vestas kommande bjässe V164. Den har en rotor som är 164 meter i diameter – vilket motsvarar nio Londonbussar – på ett 187 meter högt torn. Att jämföra med Frihetsgudinnan som är 94 meter och skyskrapan ”Gurkan” i Londons finansdistrikt som är 180 meter högt.
Vibro-Wind kommer att utnyttja den vind som blåser mellan storstäders byggnader på natten eller när det är mulet. Under dagen tar solpaneler över genereringen av elektricitet.
VÄNSTER En fungerande prototyp av en tyst 500W vindturbin vid Chatham Maritime, öster om London.
HÖGER Aerogenerator X, utvecklad av British Wind Power, är 274 meter från ena vingspetsen till den andra – det motsvar tre fotbollsplaner.
Specialverktyg
Trenden mot alla större vindkraftverk är en utmaning för maskin- och verktygstillverkare. Redan i dag rör det sig om jättelika komponenter som ska borras, fräsas och svarvas. För att bearbeta en smidd huvudaxel på 4–5 meter med en vikt på mer än 20 ton måste 6–8 ton bearbetas bort.
”Nästa steg i utvecklingen är havsbaserad vindkraft och det innebär ännu större och ännu tyngre komponenter”, säger Per Forssell, Program Manager Power Generation, Sandvik Coromant.
Turbinhus som i dag väger 80 ton (2 MWturbiner) kommer snart att vara uppe i 150 ton. Det kommer att behövas allt större maskiner, men även verktyg som anpassats till dem.
”I dag är marknaden ungefär två procent av världens elkraft. Men tillväxten ligger årligen på 10–15 procent. Och vi ser väldiga bearbetningsvolymer framför oss”, säger Forssell.
This article was first published in the Sandvik Coromant customer magazine, Metalworking World.
