Teknologi
Ideen bag en vindmølle er at omsætte den kinetiske energi i vinden til elektrisk energi. Dette sker i korte træk ved at lade vinden drive en propel, hvorved man kan overføre energien til en generator. Der har gennem tiderne været eksperimenteret med mange forskellige konstruktioner af vindmøller for at optimere denne proces. Herigennem har man fundet frem til den konstruktion som typisk benyttes i dag – den såkaldte horisontal-akse maskine med tre vinger. Man anvender den samme konstruktion offshore som man gør til landbaserede møller, dog med visse modifikationer. Offshore vindmøller består af fire hoveddele:
- Fundament
- Tårn
- Nacelle
- Rotor
Fundament
En af de mest markante forskelle fra land- til havbaserede møller er fundamentet. Omkostningerne til fundamentet udgør for offshore vindmøller omkring 30-40%, hvor det for landbaserede møller typisk kun udgør omkring 10%. Jo større havdybde en offshore mølle placeres på, jo større vil omkostningerne til fundamentet være. Herhjemme har man vurderet det som rentabelt at opføre offshore vindmøller i områder med op til 15 meters havdybde, men i fremtiden vil endnu større havdybder også komme på tale.
Der findes forskellige muligheder når der skal vælges fundament til offshore vindmøller. Den mest simple konstruktion er det såkaldte monopæl. Denne type fundament består af et langt stålrør, 3-4 m i diameter, som placeres 10-25 meter nede i havbunden – afhængig af bund- og vejrforhold. Røret kan enten hamres ned i havbunden eller det kan installeres i et boret hul. Det simple design gør produktion og installationen forholdsvis hurtig og billig. Til gengæld er der begrænsning på hvor denne type fundament kan anvendes, idet en stenfyldt havbund kan være problematisk og dermed gøre det økonomisk uattraktivt at få fundamentet placeret. Ligeledes er fundamenttypen ikke egnet til havdybder på over 25 m.
Ved større havdybder kan man i stedet benytte et tripodfundament, hvilket muliggør installation på dybder op til 100 m. Fundamentet er en videreudvikling af monopælen og består af tre ben som rammes ned i havbunden. Princippet kendes fra visse olie/gasplatforme og branchen besidder dermed en viden som med fordel vil kunne overføres til offshore vindmøller.
En tredje fundamenttype er den såkaldte sænkekasse (også kaldet gravitationsfundament). Her sænkes en kasse (fremstillet i beton, stål eller en kombination heraf) ned på havbunden, hvorefter den fyldes med sand eller andet materiale for at øge vægten af den. Denne type fundament er kendt fra brobygning og udmærker sig ved at være billig i produktion samt ved det faktum, at de kan anvendes i områder, hvor man pga. sten i havbunden ikke kan anvende monopæl og tripod. Derudover kan man spare udgifter til transporten af sænkekasserne, idet de typisk vil kunne flyde og på den måde kan bugseres til deres bestemmelsessted.
[Kilde: Elsam]
Foruden de nævnte findes desuden en række mindre anvendte fundamenttyper – bl.a. et flydende fundament som kan anvendes i havdybder på op til 1.000 m.
Herhjemme benytter man typisk sænkekasse- og monopælfundament. Således er bl.a. havmølleparkerne ved Vindeby og Tunø Knob forankret med sænkekasser, mens der er anvendt monopæle til møllerne i parkerne ved Samsø og Horns Rev, hvor havbunden består af sand. Man er siden opførelsen af vindmølleparken blevet opmærksom på et problem i form af scour (havbundserosion) omkring fundamentet. Problemet, som er resultat af den forholdsvis stærke strøm samt lave havdybde, bevirker at fundamentet gradvis undermineres, og man frygter derfor at møllerne med tiden kan komme til at stå skævt. Offshore Center Danmark er for øjeblikket ved at opstarte et projekt, med formål at undersøge problemets omfang samt at finde egnede metoder til beskyttelse mod det. Projektet udføres i samarbejde med følgende virksomheder og institutioner:
- RAMBØLL
- Dansk Hydraulisk Institut
- Aalborg Universitet Esbjerg
- Vestas
Mere information om projektet kan findes her.
Tårn
Til offshore vindmøller benytter man sig af koniske ståltårne med en højde på omkring 60 m. Inde i tårnet er der placeret en stige eller elevator så servicepersonel kan få adgang til nacellen. Desuden findes der faciliteter, så servicepersonel kan overnatte i møllen, hvis vejret nødvendiggør dette.
Nacelle
På toppen af tårnet sidder nacellen. Heri befinder sig en række komponenter, som har til formål at udføre en optimal omsætning af energien fra rotoren til elektrisk energi. De vigtigste komponenter er:
- Gear
- To bremser (aerodynamisk bremse og mekanisk nødbremse)
- Generator
- Styresystem
- Kølesystem
- Krøjemotor og –krans.
På nacellen er desuden placeret en vindmåler samt -fane, forbundet til krøjemotoren gennem styresystemet, således at møllen kan indstilles optimalt.
Rotor
På danske vindmøller benytter man sig i dag af en rotor med tre vinger. For at optimere de aerodynamiske forhold er disse er udformet med en snoning meget lig det man anvender til flyvinger. Størrelsen af rotoren stiger i takt med den effekt møllen skal levere. Møller på 2-3 MW benytter sig typisk af rotorer med en diameter på 70-80 m.
Rotorbladene fremstilles af glasfiber, men efterhånden som udviklingen har medført stadig større rotorer er man begyndt at forudse problemer med vægten af møllevingerne. Således vejer en enkelt vinge på en moderne vindmølle i nærheden af 6-7 ton. Det ville være en gevinst for mølleindustrien, hvis vægten kunne reduceres og man har i de senere år derfor forsket i anvendelsen af alternative materialer. På Forskningscenter Risø undersøger man bl.a. fibre fra hampplanten, der kun har en massefylde på godt det halve af glasfibers. Samtidig vurderes de at være omkring 3 gange så billige at producere.
Installation
Ved installationen af møllerne i en offshore vindmøllepark anvendes specialkonstruerede kranskibe. Det første som installeres er fundamentet. Herefter løftes tårnet samt nacellen og propellen på plads. Ofte vælger man at forsamle de to sidstnævnte på land så der skal udføres mindst muligt arbejde på havet.
Møllerne placeres i veldefinerede afstande fra hinanden, typisk omkring 500 m, for at undgå at de giver lævirkning for hinanden. De forbindes med undersøiske kabler som samles i en transformerplatform, hvorfra strømmen føres til lands.
[Kilde: DNV]
|
