Nya komponenter gör vindkraftverk billigare

Spansk vindpark. Foto: EWEA

Vindkraftverk började dyka upp i landskapen i Spanien och Tyskland på 1990-talet. Dessa två länder har den högsta vindenergiproduktionen i EU. Men enligt organisationen för energiupplysning Global Wind överträffades den europeiska installerade El-kapaciteten på 134 007 megawatt av Asiens elkraft, som uppgick till 141 964 megawatt i slutet av 2014.

Vindkraftsindustrin är av allt att döma den mest utvecklade och snabbast växande tekniken bland förnybara energikällor. Ändå finns det fortfarande ett betydande utrymme för förbättringar så att vindkraftsbranschen effektivare kan konkurrera med andra former av energiproduktion.

Även om energidistribution och förvaltning spelar en viktig roll när det gäller utbredning av vindenergi till olika delar av Europa, utgör minskade kostnader, som åstadkoms genom forskning och utveckling, en utmaning som för närvarande utforskas mest. Europeiska forskningskonsortiet Windtrust är speciellt involverat i denna verksamhet. 

Windtrusts projekt syftar till att minska kostnaderna genom att förbättra tillförlitligheten i viktiga komponenter i vindkraftverk och i deras turbiner.

- Vi fokuserar på att ytterligare förbättra utformningen av tre viktiga komponenter med hög förbättringspotential, nämligen rotorbladen, driftelektroniken och turbinkontrollen, säger Mauro Villanueva, chef för teknikutveckling på vindturbinföretaget Gamesa.

- Villanueva leder konsortiet och är också projektkoordinator. Enligt honom var ett av forskningens huvudmål att förbättra hållbarheten hos vindturbinernas rotorblad.

- Vi har redan börjat använda kolfiber för att öka rotorbladens hållbarhet och minska deras vikt. Detta kommer att bidra till att vi kan förlänga turbinernas livslängd till 20-30 år, säger Fernando García Ayerra, projektledare på Gamesa och teknisk chef för projektet.

Utvecklingen pågår också att förbättra kontrollen av turbinen.

- På samma gång utvecklar vi kontrollalgoritmer som ska minska belastningen på turbinen i syfte att på detta vis maximera balansen mellan produktionen av energi och själva turbinens maskin, säger García Ayerra.

Pålitligare kraftelektronik är också en viktig faktor. Villanueva förklarar att det kan uppnås genom en förbättrad elektronisk topologi, redundanta kretskomponenter och kontrollalgoritmer som maximerar prestandan i komponenterna och ökar deras livslängd.

Användning av sensorer för att kunna övervaka prestandan och återstående löptider är, enligt Villanueva nödvändigt, så att förebyggande underhåll av turbinen kan äga rum i rätt tid.

Minskade energikostnader gör dock inte varje komponent nödvändigtvis billigare.

- Även om kostnaden för de förbättrade komponenterna förmodligen blir högre, kommer minskade kostnader för reparationer och mindre antal driftstopp kommer bidra till ökning av energiproduktion, underströk Villanueva.

Denna ökning medför en total minskning av kostnaderna för energiproduktion.

Det finns planer på att testa alla dessa nya tekniska metoder samtidigt. Sådana innovativa komponenter kommer sannolikt att monteras på ett landbaserat 2 megawatt starkt vindkraftverk, som testas på Alaiz vindfarm i Pamplona, i Spanien.

- Därmed blir det möjligt att jämföra prestandan med befintliga, välkända turbiner. Och även om projektet genomförs på land, gäller de flesta resultaten även för offshore, där vi dessutom kan inhämta ännu mer fakta, förklarar Villanueva.

På grund av EU:s geografiska storlek och dess meteorologiska variabelegenskaper, kan vindenergi som produceras i överskott överföras till konsumenterna i ett annat område, där vinden blåser svagare. Och samma sak kan tillämpas när det gäller solceller. Då kan man, säger García Ayerra, minska behovet av kostsamma lokala energilagringssystem.