Dette er grepene som må gjøres om Norge skal beholde forspranget i utviklingen av flytende havvind, ifølge NTNU-professor.
– Vi kan ikke bare vente på at teknologien skal bli bedre. Vi må bygge erfaring og ikke bare se på at andre gjør det først. Skal vi forbli i førersetet må vi bygge ut havvind i stor skala. Det vil være dyrt i starten, men på lang sikt vil kostnadene gå ned, sier professor Erin Bachynski-Polić, ved Institutt for marin teknikk, NTNU.
Norge har vært ledende på havvindteknologi, men nå er andre land som Frankrike, Japan og USA i siget, ifølge forskeren.
Bachynski-Polić er en av NTNUs fremste eksperter på vindturbinkonstruksjoner, og arbeider primært med hvordan vindturbiner oppfører seg i bølger, strøm og vindforhold. Det vil si hvordan vindturbiner kan produsere godt samtidig som de ikke blir skadet av slitasje eller ekstreme ytre forhold.
Storstilt satsing fra regjeringen
I februar lanserte regjeringa en «storstilt satsing på havvind». I områdene Sørlige Nordsjø II og Utsira Nord skulle det settes opp havvindmøller som til sammen skal kunne produsere 1,5 gigawatt ved full kapasitet. At dette ikke var ambisiøst nok, var signaler som kom fra flere hold.
I mai jekket regjeringa opp ambisjonsnivået og lanserte en «kraftfull satsing på havvind» på 30 gigawatt. De erklærte at 1500 havvindturbiner skal settes i produksjon fram mot 2040 ved å dekke et areal på cirka 1 prosent av norske havområder.
30 gigawatt tilsvarer omtrent det Norge bruker i energi i året per i dag.
Fins ikke så store vindturbiner i dag
Regjeringa kalte havvindssatsingen «et nytt stort industriløft for Norge», og sammenlignet det med oljeutbygginga som starta i 1969.
Under pressekonferansen om denne storstilte satsinga, sa næringsminister Jan Christian Vestre at dette kan bli et industrielt eventyr og en grønn reindustrialisering av landet vårt.
– De største turbinene i dag kan produsere opptil 15 megawatt ved full kapasitet. Når regjeringa sier 1500 vindturbiner, som til sammen skal produsere 30 gigawatt, baserer de seg på at hver enkelt turbin må kunne produsere 20 megawatt, sier Bachynski-Polić.
Per i dag eksisterer ikke så store vindturbiner.
Hvordan designe bedre?
– En utfordring med vindturbiner som skal produsere opp til 20 megawatt er at bladene blir veldig tunge. Det kreves innovasjon for at aerodynamiske krefter og ikke egenvekt skal bli dominerende, kommenterer Bachynski-Polić.
Hvor langt har vi kommet med å løse utfordringene med flytende havvind og konstruksjoner?
– At flytende havvindsparker er mulig å lage ser vi blant annet i Hywind Skottland, men vi må få ned kostnadene hvis det skal bli økonomisk lønnsomt å bygge ut store felter, sier professoren.
Nå lages plattformen og turbinkonstruksjonen hver for seg. Ulike leverandører står for ulike deler. Dermed blir ikke hele vindturbinens konstruksjon optimalisert.
– En av de viktigste tingene som må på plass for å kunne få ned kostnadene og bygge mer effektivt, er at turbindelen og plattformen bør designes sammen.
Mindre størrelse – mindre stål
– Det kan også være en fordel å lage turbiner som også fungerer godt ved lavere vindhastigheter framfor veldig store turbiner som fungerer best ved større vindhastigheter.
Det krever andre utforminger av bladene og konstruksjonen generelt.
– Et annet spørsmål er hvordan vi kan kutte i størrelsen og få ned mengden stål. Det vil gjøre turbinene mer fleksible og dynamiske. Det krever at vi har god kontroll på bevegelsene, og at vi i større grad kan endre vinkel på turbinens blader og justere motstanden fra generatoren i turbinen for å stabilisere konstruksjonen.
Ved Institutt for marin teknikk på NTNU forskes det blant annet på å lage gode algoritmer og hvordan det kan lages gode måledata.
Flytende havvind gir mer energi
Flytende havvind er superinteressant fordi det produserer mer energi enn bunnfaste eller landbaserte turbiner.
– På land produserer vindturbinene i snitt cirka 25-30 prosent av maks kapasitet. Offshore bunnfaste vindturbiner har mellom 45 og 50 prosent utnyttelsesgrad, mens flytende havvind ligger opp mot 60 prosent i lange perioder. Det blåser rett og slett både mer og hardere på havet, sier Bachynski-Polić.
Allerede i 2009 ble den første flytende havvindsturbinen, Hywind demo, bygget og satt opp utenfor Stord. Norge var først ut med en multimegawatt-turbin. Sammenlignet med dagens turbiner var Hywind demo liten med en produksjonskapasitet på 2,3 megawatt.
Hywind Skottland ble lansert i 2017, og er en av flere demoparker i verden. Disse turbinene produserer maks 8 megawatt og hadde en utnyttelsesgrad på 57 prosent i snitt fra april 2019 ut mars 2020.
Norsk industri har vært først ute med å lage små havvindsparker. Nå gjenstår realiseringen av store felter som Utsira Nord og Sørlige Nordsjø.
Design og bygging av slike turbiner er et tverrfaglig arbeid. Disipliner fra blant annet marin teknikk, aerodynamikk, elektro, reguleringsteknikk og geoteknikk må til for å lage disse kjempekonstruksjonene og få dem til å fungere optimalt under ulike forhold.
Hvordan kutte kostnadene?
Noen av nøklene til å lykkes med en slik satsing vil være å lage design som gjør havvind mer økonomisk lønnsomt, å utdanne nok kandidater til å jobbe med havvind, omstille deler av oljenæringen til å etablere og drive disse havvindsfeltene, samt å forske fram gode nok turbinløsninger.
– Vi har ikke testet simuleringsverktøyene nok til at de fanger opp alle fysiske effekter. Skal man lage noe helt nytt, så må man sikre at algoritmene fanger opp den fysiske virkeligheten i størst mulig grad. Videreutvikling krever bedre sammenligning mot fysiske forsøk, sier Bachynski-Polić.
Det trengs rett og slett mye modelltesting og fullskalatesting for å kunne lage gode simuleringsmodeller. Når disse er på plass, vil også kostnadene kunne reduseres.
– Skal man kutte kostnader kreves det mer nøyaktige simuleringsverktøy. Flytende vind vil ikke oppnå konkurransedyktige priser hvis sikkerhetsmarginene er for store, forteller Bachynski-Polić.
Siden flytende vindturbiner er ubemannete og har lite risiko for forurensning, er risikoen primært økonomisk.
– Derfor ønsker man å presse ned sikkerhetsmarginene for å få ned kostnadene. Da må man være sikker på designet.
Per i dag er det mye data som mangler.
Når kan det bli alvor?
Med unntak av de demoturbinene og demoparkene som allerede eksisterer, når kan vi for alvor begynne å bygge ut havvindfelter i norske farvann?
– Kanskje ikke før om fem-seks år i Utsira Nord, men det kan kanskje skje raskere om man får prosessene til å gå fortere, sier Bachynski-Polić.
Lykkes man med å lage effektive flytende plattformer kan dette standardiseres og brukes i vindparker i hele verden, mens bunnfast havvind krever lokale tilpasninger fordi bunnforholdene varierer innad i disse parkene.
– Havvind er en del av løsningen i framtidas fornybare energiproduksjon, men ikke hele. Flytende havvind vil være en mer effektiv og stabil energikilde enn vindturbiner på land og bunnfaste vindturbiner, avslutter Bachynski-Polić.
Denne artikkelen er publisert hos Gemini.no, nettstedet til Sintef og NTNU, og gjengis med tillatelse fra dem.
