Hidtil er projektering af vindmøller sket uden at tage direkte hensyn til møllernes belastning før til allersidst i projektet. Det har det nye forskningsprojekt med fokus på effektiv bestemmelse af belastninger på vindmøller og deres pålidelighed nu lavet om på. Metoderne, der er udviklet, reducerer nemlig både risiko for fejlberegning og unødvendigt tidsforbrug i projekteringsfasen.
- Vi har lavet et simpelt beregningsværktøj, der med høj nøjagtighed og meget effektivt kvantificerer belastningerne på møllen allerede i planlægningsfasen, hvor man typisk endnu ikke kender den præcise mølletype, men skal bestemme eksempelvis placering af vindmøllen, siger lektor Henrik Stensgaard Toft fra Institut for Byggeri og Anlæg, der har udført forskningen som et ErhvervsPostdoc-projekt takket være en investering fra Innovationsfonden.
Lille revolution
Samarbejdspartneren EMD International A/S er i forvejen blandt verdens førende inden for planlægning og design af vindmølleparker i forhold til vindforhold og energiproduktion. Projektet bygger videre på virksomhedens softwareprogram windPRO, som anvendes til at beregne bl.a. energiproduktionen for vindmølleparker. Gennem samarbejdet med AAU er det nu muligt også at beregne vindmøllernes belastning over levetiden.
EMD International har høje forventninger til de nye muligheder. R&D Manager og vindenergikonsulent Lasse Svenningsen, som selv har en ph.d. i geofysik, er virksomhedens repræsentant i samarbejdet. Han beskriver den nye beregningsmodel som en lille revolution, der giver både projektudvikleren, konsulenten og producenten en ny mulighed for hurtigt at forudsige møllernes belastning samt afdække behovet for mere avancerede og tidskrævende analyser.
- Den store udfordring hos vindmølleproducenter og forskellige rådgivere i branchen er effektivt at beregne og sikre pålidelighed i hele møllens levetid på 20 år tidligt i projektfasen. En enkelt vindmølle koster typisk over 20 millioner kroner, og investorer ønsker høj sikkerhed for deres investering. Derfor er det vigtigt at lave præcise beregninger så tidligt som muligt på møllens belastning med de givne vindforhold og placering i forhold til nabomøller. Den nye beregningsmodel effektiviserer denne proces og muliggør disse beregninger meget tidligere i planlægningsfasen og i en meget mere strømlinet proces, siger Lasse Svenningsen.
Han har tidligere arbejdet hos en vindmølleproducent og fortæller, at det er en meget konkurrencepræget branche, hvor kortene holdes tæt til kroppen. Derfor er det en styrke, at vindmølleproducenter kan implementere deres egne vindmøller i modellen, hvilket sikrer meget effektive arbejdsgange, hvor der ikke spildes unødig tid på standardberegninger.
- Modulet har potentiale til at reducere tidsforbruget betragteligt. Jeg vil skyde på, at 80 procent af alle projekt-relaterede lastberegninger kan foretages med vores beregningsmodel. På den måde frigøres der tid til de mere håndholdte beregninger ude ved producenterne, siger Lasse Svenningsen.
Utallige beregninger
Som standard leveres lastberegningsmodellen med to generiske vindmøller som repræsenterer hhv. vindmøller med store og små rotordiametre. Disse generiske vindmøller er repræsentative for virkelige vindmøller, for hvilke belastningerne normalt er fortrolige.
Forskerne har foretaget utallige beregninger for at undersøge, hvordan vindmøllernes delelementer (tårn, rotor, nacelle, fundament og vinger) påvirkes ved forskellige vindforhold. Disse beregninger har dannet grundlaget for at udvikle en responsmodel, hvorfra møllernes belastning under forskellige vindforhold kan estimeres på få sekunder. Det står i modsætning til i dag, hvor beregningerne tager adskillige timer at udføre og typisk kun kan foretages af eksperter med en meget detaljeret model af møllens design.
- Det er nogle komplekse beregninger, der skal foretages for at bestemme belastningen på en vindmølle under varierende vindforhold. Men vi har udført dette arbejde up-front og lagt resultaterne ned i en responsmodel, som også folk uden ekspertviden på området kan anvende. Det giver en hel række nye muligheder, som vindmølleindustrien kan anvende til at effektivisere deres arbejdsgange, ligesom universiteterne kan anvende metoden til undersøge, hvordan bl.a. usikkerheden i vindforholdene påvirker møllens belastning, siger Henrik Stensgaard Toft.
Samarbejdet mellem AAU og EMD International A/S har allerede kastet flere videnskabelige publikationer af sig, og det kommer til at danne grundlag for videre forskning. Desuden er beregningsmodulet allerede solgt til flere aktører inden for vindmølleindustrien, blandt andet til flere af de større mølleproducenter.
Yderligere oplysninger
- Lektor Henrik Stensgaard Toft, Institut for Byggeri og Anlæg, Aalborg Universitet, tlf. 2513 6102.
- R&D Manager og Vindenergikonsulent Lasse Svenningsen, ph.d. i geofysik, EMD International A/S, tlf. 9635 4443.
Lasse Svenningsen (tv) og Henrik Stensgaard Toft har samarbejdet om udviklingen af nye værktøjer til planlægning af vindmølleparker, så der bliver valgt de rigtige møller med den nødvendige holdbarhed.