Text: Alarik Haglund
Med både mer vind och mer utrymme till havs än på land är det inte underligt att den havsbaserade vindkraften ökar i snabb takt. Faktum är att utbyggnaden går så fort att det börjar bli ont om plats för havsbaserade vindkraftverk i grundare vatten i närheten av kusten. Den havsbaserade vindkraften söker sig därför ut på djupare vatten.
Tack vare att det inte finns några hinder i form av skogar, kullar eller hus som kan bromsa vinden och skapa turbulens är vindarna till havs både starkare och mer stadiga än på land. Ute till havs finns det också större möjlighet att bygga stora vindkraftparker utom syn- och hörhåll från annan bebyggelse. Europa är idag ledande när det gäller havsbaserad vindkraft och under 2019 installerades en rekordstor ny kapacitet på 3,6 gigawatt. Den totala installerade kapaciteten för havsbaserad vindkraft i Europa är därmed uppe i mer än 22 gigawatt från drygt 5 000 vindkraftverk i 12 länder.
Flytande vindkraftverk
Med flytande vindkraftverk går det att kringgå svårigheterna med att bygga fasta fundament på djupare vatten än 60 meter och det utvecklas idag ett flertal flytande plattformar som är tillräckligt stabila för att bära upp en konstruktion som ett vindkraftverk, där tyngden främst sitter upptill.
De flytande vindkraftverk som konstruerats har till stor del hämtat sin inspiration från olje och gasindustrin och bygger oftast på en av tre principer. Ett alternativ är att stabilisera vindkraftverket med hjälp av en stor stolpboj, som är en stående cylinderformad boj med en låg tyngdpunkt under vattenytan. Man kan också använda sig av en halvnedsänkt plattform, där ett antal vattenfyllda pontoner fungerar som barlast. Det tredje alternativet är en dragbensplattform, som är en flytande struktur förankrad i havsbotten med spända vajrar.
Förutom att de inte är begränsade till grundare vatten har flytande vindkraftverk även en annan fördel eftersom de kan byggas på ett helt nytt sätt. Istället för att bygga vindkraftverken ute till havs kan man till exempel bygga dem mer eller mindre färdiga i en hamn och sedan bogsera ut dem till rätt plats för att förankras.
Står stadigt på boj
Ett projekt som visat att det är möjligt att bygga flytande vindkraftverk är Hywind. Efter att ha testat en fullskalig prototyp av projektets flytande vindkraftverk utanför Norges kust och demonstrerat att den fungerade väl oavsett vilka vind- eller vågförhållanden den utsattes för kunde man 2017 inviga världens första flytande vindkraftpark utanför Skottlands östkust. Hywinds design för flytande vindkraftverk bygger på en blandning av befintlig teknik och nya patent.
Varje vindkraftverk i projektets vindkraftpark har en rotordiameter på 154 meter och står på toppen av en enskild stolpboj, som har till uppgift att hindra vindkraftverket från att kantra. Själva bojen är en stor stålcylinder, som tack vare en barlast bestående av havsvatten och omkring 5 500 ton sten och järnmalm står upprätt i vattnet. Medan vindkraftverkets maskinhus befinner sig omkring 98 meter ovanför vattenytan sträcker sig bojen nästan lika långt ner under vattenytan, till ett djup på cirka 78 meter. I vattenlinjen är den långsmala bojens diameter omkring 9 till 10 meter och under ytan är diametern drygt 14 meter. Den totala vikten av varje vindkraftverk, inklusive bojen, är 11 200 ton.
Varje vindkraftverk hålls också på plats av tre stålkedjor förankrade i havsbottnen med sugankare. På mitten av varje ankarkätting hänger det en tyngd på 60 ton för att hjälpa till att sträcka kättingen.
För att hjälpa till att dämpa vindkraftverkens rörelser är de dessutom försedda med ett kontrollsystem som hela tiden övervakar driften och justerar rotorbladens lutning.
Testbädd för vidare utveckling
Hywinds vindkraftpark utanför den skotska kusten består av sammanlagt fem flytande vindkraftverk med en kapacitet på 6 megawatt vardera. Med andra ord har vindkraftparken en total kapacitet på 30 megawatt och den kan via en elöverföringskabel på havsbottnen leverera elektricitet till omkring 36 000 hushåll. De fem vindkraftverken, som ligger cirka 25 kilometer från land, står utspridda över ett omkring 4 kvadratkilometer stort område, där vattendjupet varierar mellan 95 och 129 meter.
Nästa steg i Hywinds strategi för att göra flytande vindkraft till en konkurrenskraftig förnybar energikälla är den flytande vindkraftparken Hywind Tampen i Nordsjön, cirka 140 kilometer från den norska kusten i mellan 260 och 300 meter djupt vatten. Den nya vinkkraftparken kommer att bestå av 11 vindkraftverk med en total kapacitet på 88 megawatt och ska användas för att förse olje- och gasplattformar i området med förnybar elektricitet.
Hywind Tampen beräknas tas i drift under tredje kvartalet 2022. Förutom att det blir världens största flytande vindkraftpark kommer anläggningen även att fungera som en testbädd för vidare utveckling av flytande vindkraft. Bland annat kommer man att utforska användningen av nya och större vindkraftverk, bojar av betong och förenklad förankring.
Aktivt barlastsystem
I juli 2020 togs även den flytande vindkraftparken Windfloat Atlantic utanför Portugals kust i full drift. Anläggningen, som befinner sig 20 kilometer ut till havs, består av tre vindkraftverk med en kapacitet på vardera 8,4 megawatt, vilket gör dem till de största vindkraftverk som installerats på en flytande plattform. WindFloat Atlantic är också världens första flytande vindkraftpark baserad på halvnedsänkta plattformar.
Varje plattform består av tre pelare som är 30 meter höga och befinner sig på 50 meters avstånd från varandra. Med hjälp av plattor placerade under varje pelare och ett aktivt barlastsystem som fördelar barlasten, i form av havsvatten, mellan pelarna håller sig plattformen stabil även i hårt väder. Plattformen, som kan förankras i vatten som är mer än 100 meter djupt, är dessutom utformad för att kunna användas med alla kommersiella havsbaserade vindkraftverk och är tack vare sitt grunda djupgående enkel att bogsera till den plats där den ska installeras.
Vertikal axel
Det svenska företaget SeaTwirl har valt en annan väg. Deras flytande vindkraftverk vilar visserligen på en stolpbojsliknande konstruktion, bestående av ett cylinderformat flytelement med köl och en solid barlast, men istället för traditionella vindkraftverk med horisontell axel använder de sig av vindkraftverk med vertikal axel. Den vertikala axeln ger vindkraftverken en lägre tyngdpunkt, vilket gör dem mer stabila. Dessutom är de oberoende av vindriktningen och lätta att underhålla, tack vare att generatorn och de rörliga delarna är placerade i ett generaturhus under turbinen och precis ovanför havsytan.
Företagets konceptmodell SeaTwirl S1, med en rotordiameter på 10 meter och en kapacitet på 30 kilowatt, har sedan 2015 varit i drift utanför Lysekils kust. Nu arbetar de med att utveckla den uppskalade versionen SeaTwirl S2, med en rotordiameter på 50 meter och en kapacitet på 1 megawatt, som ska sjösättas under 2022.
