Vind kan gi vekstnæring

I 1999 ble det på verdensbasis investert 12 milliarder kroner i vannkraft, mens vindkraftinvesteringene var på 28 milliarder kroner. I 2010 blir investeringene til vindkraft nærmere 60 milliarder kroner, ifølge prognoser. Torolf Pettersen, administrerende direktør i ScanWind, mener bruk av vindkraft kan bli den billigste veien til ny elektrisitet i Norge. ScanWind er i gang med å utvikle ny design på vindturbiner.

Også norske forskningsmiljø er opptatt av vindkraft. Professor Tore Undeland ved Institutt for elkraftteknikk, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU), har flere doktorgradstudenter som forsker på generatorsystem for vindkraftverk. Fra sommeren skal Undeland ha et friår fra NTNU for å arbeide mer med den næringen som etter hans mening øker mest i verdi og omsetning etter mobiltelefoner verden over.

Utviklingsprosjekter

ScanWind skal utvikle og selge vindkraftutstyr produsert i Norge og Sverige. Selskapet ble etablert i 1999 og har tilhold i Trondheim og Karlstad. Selskapet driver et felles norsk-svensk utviklingsprosjekt til en kostnad på 139 millioner kroner. Gjennom dette vil de lage et nytt design på 3 MW vindturbiner. En demonstrasjonsturbin i Sverige skal reises til havs, mens en tilsvarende i Norge skal stå på land.

ScanWind har inngått et konsortium med ABB for å gjennomføre vindkraftverket til havs. For den norske turbinen har de etablert et samarbeid med Nord-Trøndelag Elektrisitetsverk, men ScanWind står alene ansvarlig for prosjektet.

– Målet med prosjektet er å utvikle en vindturbinteknologi som ikke trenger spesielle økonomiske støtteordninger for å bli lønnsom for utbyggeren når den kommer i serieproduksjon. Vi håper å kunne levere vindkraft til en pris som ligger under 24 øre pr. kWh, sier Pettersen.

Viktige teknologikrav er minimalt vedlikehold og bruk av enkle løsninger. Dessuten gir store turbiner større virkningsgrad enn små. Bruk av aktiv turtallregulering gir bedre vindabsorpsjon. Går alt i følge planen, vil montasjen av vindkraftverkene starte i oktober og prøvedrift fra november. Etter overlevering til kunde i mars, vil resten av år 2002 brukes til å gjøre verkene helt ferdig utprøvd.

Hjemmemarked

Skal ScanWind lykkes, må det være et hjemmemarked som er stort nok til å forsvare nødvendige grunnlagsinvesteringer, mener Pettersen. Tilgang på risikovillig kapital er også viktig. – Spørsmålet er hva vi i Norge vil gjøre rent industrielt: Skal vi distribuere produkt fra andre, eller skal vi utvikle et nytt produktområde som også evner å trekke med seg oppbyggingen av arbeidsplasser og et teknologisk kompetansenivå som tåler internasjonal konkurranse?

Petersen hevder også at tvil om energipolitikken fører til at rammevilkårene for tilhørende industri blir for dårlige. Heiagjenger for ulike energialternativer nuller hverandre ut i offentlig debatt. At det er miljømotstand mot vindkraft, mener han er et spørsmål knyttet til holdninger og folks opplysningsgrad når utstyret bygges i henhold til gjeldende forskrifter og sikkerhetskrav.

– Rent miljømessing er det bedre med høye turbiner for å få tak i mer vind. Det betyr færre enheter for å få samme produksjon. Dessuten er disse bedre for øyet på grunn av lavere rotasjonshastighet. I tillegg vil nyutviklet transportutstyr gi minimale naturinngrep, hevder Torolf Pettersen.

Unngå girkasse

Professor Tore Undeland hevder at det er viktig å lage store vindkraftverk med en effekt på rundt 3 MW. Problemet er at det ikke finnes vindkraftverk med denne størrelsen som har stått og gått særlig lenge. Med dagens teknikk må det brukes girkasse mellom propell og generatoren. Med så høy effekt, blir det svært kraftige påkjenninger på girkassen.

Derfor mener han at designfilosofien til ScanWind, som går ut på lage en direktedrevet vindgenerator slik at den ikke trenger gir, er den beste måten å løse problemet på. En slikt vindkraftgenerator har for eksempel ABB laget, men Undeland synes ABBs løsning er unødig tung. – En doktoravhandling ved Chalmers viser at en 3 MW direktedrevet permanentmagnetgenerator bare behøver å veie halvparten av ABBs design, påpeker han.

Vekten har stor betydning: – Tross alt skal du sette kanskje 200 tonn på toppen av nærmest en strikkepinne av et tårn. Utstyret skal fraktes ut i en ødemark og heises opp, og så skal det repareres. Det er lett å fatte at dette er meget viktig, sier Undeland.

Større elektroandel

At vindkraft bokstavelig er i vinden for store elektroprodusenter, er ganske innlysende, mener NTNU-professoren. I det sterkt voksende markedet er selve elektroandelen langt større enn i en vannkraftutbygging, kanskje hele seks ganger mer. – Da skjønner du kanskje hvorfor jeg håper at vi får en norsk produksjon av vindkraftverk, sier han.

Undeland aksepterer at Torolf Pettersen i ScanWind har “stjålet” de beste forskerne fra Sintefs vannkraftlaboratorium. – Det er på den måten knoppskytinger skjer fra dette miljøet. Mitt mål er å støtte opp om en slik norsk industriutvikling, og som professor er jobben min å forsyne industrien med gründere, sier Undeland.

Når generator med permanentmagneter brukes i vindkraft, gir ikke generatoren ut 50 Hz som kobles rett i nettet. Da må kraftelektronikk benyttes mellom generatoren og nettet. Sammenlignet med bruk av konvensjonell asynkrongenerator og girkasse, blir dette en dyrere løsning. I følge Undeland vil kraftelektronikken koste det samme som generatoren.

Bedre virkningsgrad

Likevel blir regnestykket bedre fordi kraftelektronikken gjør at det er mulig å få 100 prosent turtallstyring på turbinen. – På denne måten får du ut en god del mer energi med samme vingekonstruksjon og samme høyde på tårnet enn du ville med en asynkronmotor, forklarer Undeland.

En annen fordel er at løsningen gir høyere virkningsgrad ved lavere vindhastighet, for eksempel ved laber bris. Og det er stort sett laber bris som er normal vindhastighet. Dessuten opererer propellen med lavere turtall. Det gir også mindre slitasje.

Men det er flere positive effekter ved bruk av kraftelektronikk, som bedre kontroll av dynamikken og stabiliteten i nettet. – Kraftelektronikken kan fungere som en statisk fasekompensator. To doktorgradstudenter arbeider allerede med dette, sier professor Tore Undeland.