Allt bättre vindkraftverk i hav och på land

Företagspresentation

Göteborg Wind Lab.
Göteborg Wind Lab.
De senaste fem åren har andelen av elproduktionen från vindkraft nästan fyrdubblats. Hos Svenskt Vindkrafts­Tekniskt Centrum, SWPTC, ligger fokus på att kostnaden för varje kWh ska bli lägre.

Sedan 2010 har Svenskt VindkraftsTekniskt Centrum, som Chalmers tekniska högskola i Göteborg är värd för, forskat på hur vindkraftverk kan konstrueras för optimal produktion. Pågående projekt handlar bland annat om kraftverk i hav, i skog samt underhåll av befintliga kraftverk för längre livslängd. Syftet är att minska kostnaderna för elproduktion.
– Det är en ung marknad med stor utvecklingspotential. Ett problem är var energin ska tas om det inte blåser så mycket, men eftersom det nästan alltid blåser någonstans i Sverige så kan en geografisk spridning kompensera detta till viss del. Acceptans är en annan utmaning. Vindkraftverk ska inte stå överallt, men det finns ändå många bra platser att bygga på, säger Sara Fogelström, koordinator på SWPTC.

Havsbaserad vindkraft
Att bygga vindkraftverk till havs är dyrare och besvärligare än att bygga dem på land. Avstånden till elnätet är ofta längre och det är en mer otillgänglig miljö för att komma fram och gjuta betong och att jobba under vatten. På fem till trettio meters djup görs bottengrundlagda fundament, men är det djupare än så blir det inte ekonomiskt hållbart med dagens teknik. Då prioriteras flytande fundament. Rasmus Rempling är forskare på Konstruktionsteknik samt temagruppledare för havsbaserad vindkraft inom SWPTC.
– Det är stora utmaningar att bygga till havs, både gällande hållfasthet, installation och byggnation. Dessutom är integreringen i det elektriska nätet en viktig fråga. Projektet ISEAWIND inom SWPTC är industridrivet av NCC med syftet att ta fram en branschstandard utifrån svenska förhållanden, säger han.
Regeringen vill satsa på havsbaserad vindkraft och framtiden är ljus.
– För oss i byggbranschen är det en utmaning som ger mervärde eftersom vi skaffar oss kompetens och kunskap som vi kan använda inom all byggverksamhet, kring dynamik och komplexa laster som vind, vågor, strömmar och is i kombination, säger Rasmus Rempling.

Vindkraft i skogen
Tills ganska nyligen byggdes vindkraftverk på platser där det blåste mycket, ofta nära samhällen, men det har blivit allt mindre populärt. Istället läggs de mer ute i skogen och i vildmarken. De är väldigt stora och kan sträcka sig hundra meter upp i luften med blad som väger uppemot tjugo ton.
– Men vinden blir mer turbulent i skogen och ju oroligare vind som kommer till verken desto mer fluktuerande blir lasterna på bladen. Det blir mer utmattning och de håller inte lika länge utan får repareras oftare, säger Lars Davidson, professor i strömningslära.
Ett sätt att förlänga livslängden hos verken kan vara att konstruera automatiska kontrollsystem som känner av hur belastningen ser ut i olika vindar och då kan dra ner lite på effekten så att verket i gengäld håller längre. Ett annat sätt kan vara att bygga högre torn. Ju högre verken är desto mindre stör skogen.

Underhåll från flygindustrin
Genom rätt underhåll kan vindkraftverken hålla längre. År 2001 inleddes ett samarbete mellan Michael Patriksson, professor i tillämpad matematik, och Volvo AERO (numera GKN Aerospace), som tillverkar och servar motorer till flygmaskiner. Michael Patriksson skulle hjälpa till att underhålla flygmotorerna så att livslängden kunde maximeras.
– När en motor körs slits dess komponenter olika fort beroende på vilken miljö de används i. Vi har ganska bra koll på hur lång livslängd olika komponenter har och vi har utvecklat en matematisk modell som talar om när det är dags att byta ut dem, säger han.
Men det kostar mycket pengar när maskiner står stilla. Den matematiska modellen kan därför också tala om ifall det finns andra komponenter som visserligen fortfarande fungerar, men som bör bytas när maskinen ändå är inne på service eftersom de ändå skulle behöva bytas inom en snar framtid. Därmed minimeras tiden som maskinen är ur produktion.
– Den sortens matematik har vi använt på flera håll, det behöver inte vara ett flygplan utan kan lika gärna vara ett vindkraftverk. Just nu tittar vi på hur vi kan utnyttja vår kunskap på de mest kritiska delarna. När vi ändå håller på att klättra upp i vindkraftverket så kan vi passa på att byta delar som inte är trasiga, men som inte skulle hålla länge till. Det förhöjer den sammantagna produktiva tiden, säger Michael Patriksson.

Lars Davidson, professor i strömningslära, Michael Patriksson, professor i tillämpad matematik och Rasmus Rempling, forskare på Konstruktionsteknik. Foto: Hans Karlsson
Lars Davidson, professor i strömningslära, Michael Patriksson, professor i tillämpad matematik och Rasmus Rempling, forskare på Konstruktionsteknik. Foto: Hans Karlsson
Svenskt VindkraftsTekniskt Centrum
Svenskt VindkraftsTekniskt Centrum, eller Swedish Wind Power Technology Centre (SWPTC) har bildats för att stödja svensk industri med kunskap inom vindkraftens konstruktionsfrågor och för att utbilda ingenjörer inom ämnet. Fokus ligger först och främst på att utveckla vindkraftverkens konstruktion för att minimera kostnaderna för tillverkning och underhåll av vindkraftverken. Målet med verksamheten är att möjliggöra utveckling och produktion av delsystem och kompletta vindkraftverk i Sverige.

Samarbetspartners: Luleå tekniska universitet, Swerea, Göteborg Energi, Marström Composite, NCC Construction Sverige, Röbergsfjället Vind, Winfoor, ABB, Blade Solution, MHI Vestas Offshore Wind, Skellefteå Kraft, Svenska kraftnät, Vattenfall, Västra Götalandsregionen och Energi­myndigheten

För mer information kontakta:
Koordinator Sara Fogelström
E-post: sara.fogelstrom@chalmers.se
Tel: 031-772 16 62
www.swptc.se

www.swptc.se

Publicerad: 03 februari, 2016