Vindmøllene blir større og større. Slik forhindrer de at støyen øker i samme takt

Vindmøller i landskapet vil ­alltid kunne starte en aldri så liten debatt, ikke minst hos nåværende og kommende naboer. For er de vakre eller stygge, skjemmer de land­skapet eller pynter de det opp? I en slik diskusjon er det ingen fakta å støtte seg til, men det er det til gjengjeld når det gjelder en annen type påvirkning fra vindmøllene, nemlig støy.

I Danmark har de støykrav som skal sørge for at støyen hos nærmeste nabo utendørs ikke er over 44 dB/42 dB ved 8/6 meter i sekundet, som er det området hvor vindmøllene støyer mest. Samtidig er det krav til hvor kraftig lavfrekvent støy det kan være innendørs hos nærmeste nabo.

• Frank fra Stavanger: Midt i ørkenen i Jordan forsøker han å dyrke agurker til markedspris

Store vindmøller støyer mindre

Disse støykravene og hensynet til kundenes ønske om en skånsom tilpasning av vindmøller på land, har gjort jobben med å begrense støyutslippet til en integrert del av produktutviklingen av nye landvindmøller, blant annet hos verdens største vindmøllefabrikant, Vestas, der Kaj Dam Madsen har ansvaret for vindmøllens overordnede lydegenskaper.

Artikkelen fortsetter under videoen:

Dette arbeidet har i de siste ti årene ført til at Vestas nå har knekt kurven for støy fra vindmøller – noe som innebærer at støyen ikke lengre bare øker med større vindmøller:

– Rotoren er kilden til 90-95 prosent av lyden fra en vindmølle, og bakkanten på den ytterste delen av vingen står for ­mesteparten. Jo ­høyere hastighet på tuppen, desto mer lyd sendes ut fra den. Så med større vindmøller og lengre vinger økes ­hastigheten til tuppene, og dermed lydgenereringen, markant, hvis vi ikke gjør en innsats med konstruksjonen. Det er det dilemmaet som vi i utgangspunktet jobber med, og hvor vi nå har knekt koden, sier Kaj Dam Madsen, som på Vestas-språket er Senior Product Function Lead for Noise.

• (Les hos Ingeniøren) Unik komponent: Årsak til spektakulær vindmøllebrann

Mange designhensyn må legges inn

Han forklarer at støyhensyn er med i konstruksjonsprosessen helt fra starten når man jobber med en ny produktplattform, inkludert vingene. For grunnleggende er det snakk om et kompromiss mellom tre hensyn når man konstruerer en ny vingeprofil.

Artikkelen fortsetter etter annonsen

annonsørinnhold

Oppretter egen serviceavdeling for å levere totalløsninger til industrien

Artikkelen fortsetter under illustrasjonen:

– En vingeprofil med en høy effektivitet (energiproduksjon) ser ut på én måte. Et profil som støyer så lite som mulig, ser annerledes ut, mens hensynet til styrken i vingen dikterer en tredje profil. Så vi har litt å ta tak i, forteller Kaj Dam Madsen.

I tillegg er selve omdreinings­hastigheten på vindmøllevingene også et punkt hvor det finnes motstridende interesser: Jo langsommere vindmøllen kjører, desto bedre for lyd­nivået, men til gjengjeld er dette mer belastende for maskineriet i toppen, som da må overføre et større moment.

– Når vi så har kommet fram til en profil, må den gjennom grundige tester i vindtunnel, slik at vi kan dokumentere profilens lydegenskaper. Samtidig bruker vi testen for å validere våre egne beregningsmodeller. Men én ting er å fastsette omdreiningshastighet utfra selve profilen på vingen. Det er også noe å hente på å tilpasse profilen utover langs vingen, slik at den populært sagt twistes ut mot vingespissen og på den måten også blir mer ‘støyvennlig’, sier Kaj Dam Madsen, som vurderer at det vanligvis går med to-tre årsverk til testing og dokumentasjon av en ny profil før den har blitt innarbeidet i en ny modell.

• Vindmølle: Gir strømkunder blafrende downlights og «enorme forstyrrelser»

Sagtenner på vingene

Et tredje og svært viktig verktøy som lyddesignerne benytter seg av, er montering av såkalte serrations eller sagtenner (serrateringer) på bakkanten av den ytterste delen av vingen. Dette prinsippet har i snart ti år vært kjent innen bransjen for å kunne ha en vesentlig lyddempende effekt.

Artikkelen fortsetter etter annonsen

annonse

Forenkler bærekraftsrapportering i datasentre

– Serrations er nok det viktigste enkeltverktøyet som vi har til rådighet for lyddempning på vingene, sier Kaj Dam Madsen.

I tillegg til aerodynamisk lyd fra vingene jobber de selvfølgelig også med å dempe mekanisk lyd fra maskinkabiner og drivverk, samt med å holde lyden inne i generatoren.

– Med denne metoden har vi siden 2010 klart å øke rotordiameteren på vår 4 MW-plattform fra 112 meter til 136/150 meter, noe som har økt energiproduksjonen med 50 prosent, uten at lydnivået har økt. Tvert imot har vi ­redusert lydnivået med 2,5 dB, noe som nesten tilsvarer en halvering.

I tillegg er det også mulighet for å styre vindmøllens driftsmønster ved å ‘pitche’ eller dreie vingene, slik at man reduserer lyd­utslippet fra vingene. Dette verktøyet innebærer riktig nok et tap i energiproduksjonen, men det kan for eksempel benyttes på de vindmøllene i en vindmøllepark som står nærmest bebodde områder.

I det hele tatt det er nettopp sam­arbeidet med kundene om å kunne imøtekomme de lokale støykravene på den mest effektive måten; et viktig utgangspunkt for jobben Vestas gjør med støy fra vindmøller.

For i tillegg til å kunne levere støy­svake vindmøller, legger bedriften også vekt på å kunne levere rådgiving omkring plassering og drift av vindmøller, sett i en støy­sammenheng.

– Det krever at vi kan modellere lyden og utbredelsen dens fra vindmøllene på et gitt sted ved å ta hensyn til for eksempel topografi, vindmøllenes plassering innbyrdes, framherskende vindretninger og andre meteorologiske parametere, forteller Kaj Dam Madsen.

Bak alt dette ligger et stort arbeid med å beskrive lyden og utbredelsen av den for ulike frekvenser, og deretter utvikle og validere pålitelige beregningsmodeller.

Vestas har fram til nå levert 62.000 vindmøller til 76 land, med en total effekt på 87 GW. Selskapet har service på 37.500 vindmøller med en total effekt på 73 GW.

Artikkelen ble først publisert på Ing.dk

• Verdens høyeste vindmølle: Produserer strøm også når vinden ikke blåser