Gigantmøllevinger skaber billig energi

LM Wind Power har i et forskningssamarbejde med DTU og Innovationsfonden udviklet et nyt hybridmateriale, som i dag er blevet til verdens største møllevinge. Snart ser en vinge på over 100 meter dagens lys.

18. april 2018

De første vindmøller, Danmark eksporterede i 80‹erne, havde ca. syv meter lange vinger. Store møller giver mere strøm, så man har forsøgt at forlænge dem lige siden, og i dag er møllevinger ofte 70 meter lange.

Men der er en grænse. En fordoblet længde giver fire gange så meget strøm - men gør også vingerne otte gange tungere.

I samarbejde med forskere fra DTU Vindenergi og  Innovationsfonden ville en af verdens førende vingeproducenter, LM Wind Power, løse skaleringsproblemet. Resultatet? Lige nu roterer tre megavinger på hver 88,4 meter og producerer strøm på en testmølle i Tyskland efter 10 års hårdt udviklingsarbejde - og LM Wind Power har netop annonceret, at en vinge på 107 meter er undervejs.

Hybridteknologien har åbnet helt nye døre for bæredygtig energi - et potentiale, som fik den amerikanske gigant GE til at købe LM Wind Power i 2017.

- GE købte os for vores produktionskapacitet, vores kvalitet, fabrikker i hele verden og knowhow. Der ingen tvivl om, at hybridteknologien skaber potentiale for billigere strøm, større vinger og flere arbejdspladser i Danmark, siger project manager for LM Wind Power Klavs Jespersen.


Her transporteres verdens største vindmøllevinge ud fra LM Wind Powers fabrik i Lunderskov i Sydjylland. Den skal hele vejen op gennem Jylland til et testcenter ved Aalborg. Foto: LM Wind Power.

Markedet vil have store vinger
LM Wind Power, Aalborg Universitet og DTU begyndte samarbejdet om megavingerne i 2008 med finansiering fra Højteknologifonden (det nuværende Innovationsfonden). Det oprindelige mål med ’Blade King’, som projektet hed, var at gøre masseproduktion af vindmøller lettere, så man kunne mætte et marked, der var sultent efter vindteknologi.

Men efter finanskrisens indtog faldt efterspørgslen på vindteknologi globalt, og man ændrede formålet med samarbejdet. I stedet for at producere mange vinger hurtigt ville man nu hellere fokusere på at udvikle få, men større vinger, som skulle være konkurrencedygtige på lang sigt.

- Jo større vingerne er, jo mere energi får man ud af hver enkel mølle - og målet er jo at lave billig strøm til forbrugerne. I fremtiden vil der være endnu større efterspørgsel efter grøn energi, og vi skal hele tiden sørge for at være i førersædet, så vi kan levere til de forespørgsler, der kommer, siger Klavs Jespersen.

Innovationsfondens investering kom på et kritisk tidspunkt.

- Projektet startede midt i finanskrisen, og der blev trykket på bremsen for de kæmpe investeringer, der skal til for at udvikle vindmøller. Fondens investering gjorde, at vi kunne køre et langsigtet udviklingsprojekt på trods af svære vilkår, siger Klavs Jespersen.

Siden årtusindskiftet er antallet af danske vindmøller på land faldet godt ti pct. fra 6.193 til 5.587, viser de nyeste tal fra Energistyrelsen. I samme periode er antallet af de større og kraftigere havvindmøller vokset fra 41 til 509. En stigning på over 1.000 pct.

- Nu kan LM både lave konventionelle glasfibervinger og de helt store offshore-vinger af nye materialer, og det har øget interessen for at samarbejde med os, siger Klavs Jespersen.

Meget tyder på, at kunderne netop kommer til at efterspørge større vinger, hvis de vil være konkurrencedygtige på elprisen. I 2017 producerede de 500 danske havvindmøller nemlig over halvdelen af den mængde strøm, som de 5.587 møller på land producerede.


Den enorme vindmøllevinge er konstrueret af en særlig blanding af kul- og glasfibre, som gør den lettere og stærkere end hidtidige vinger. Foto: LM Wind Power.

Forskerne vil forstå vingen
Det ændrede fokus for ’Blade King’-projektet betød, at forskerne måtte skifte fokus. Fra at udvikle et materiale, som var ideelt til masseproduktion i stålfibre og termoplast, skulle de nu udvikle et materiale til et nyt formål.

- Når man bygger større vinger, har man brug for mere stivhed. Så vi skulle udvikle et materiale, som var både stift nok til, at vingerne kunne holde til deres egen vægt, og let nok til, at vindmølletårnet kunne bære dem, siger seniorudviklingsingeniør Tom Løgstrup Andersen, DTU Vindenergi, til Dynamo.

Det lykkedes forskerne at finde en løsning - en blanding af kul- og glasfibre, som rammer den rette balance mellem stivhed, vægt, styrke og pris. Et nyt, innovativt og konkurrencedygtigt materiale var født.

Bliver de større?
LM Wind Power er tilfreds med resultatet af samarbejdet - og hybridmaterialet har affødt store fremtidsplaner.

- Efter projektet producerede vi verdens hidtil største vinge på 88,4 meter, som stadig kører på en testmølle i Tyskland. Vi udviklede en vinge på 69,3 meter, som i dag er i serieproduktion – og det nyeste skud på stammen er, at der snart kommer en vinge på 107 meter, som også er baseret på hybridteknologi, siger Klavs Jespersen.

Tom Løgstrup Andersen ser også potentiale i at bruge det nye hybridmateriale til endnu større vinger. Men han påpeger, at større vinger også giver flere udfordringer i forbindelse med transport, vægt og installation af vindmøllen. Noget, som LM Wind Power også kender til. Det tog nemlig ni måneder bare at planlægge transporten af den 88,4 meter lange vinge fra produktionen i Lunderskov uden for Kolding til testcenteret i Aalborg.

Innovationsfondens støtte har givet LM Wind Power frihed til at justere deres projekts retning hen ad vejen.

- Man kan stille det på spidsen og sige, at hvis vi vidste præcis, hvordan vi skulle gøre, så var det jo ikke nødvendigt at lave et projekt. Hvis man får nogle resultater, som viser sig ikke at være, hvad man regner med, så har man mulighed for at gå efter det, som støtter op om projektmålene, i stedet for at holde sig til det, man skrev i første omgang, siger Klavs Jespersen.

Han sætter pris på balancen mellem åbenhed for nye idéer og strategisk styring.

- Der er en lydhørhed fra fonden, men også direkte tilknytning til industrien og forståelse for, hvad industrien i sidste ende skal have ud af det.


Det tog ni måneder bare at planlægge transporten af møllevingen op gennem Jylland, så den hverken tog skade under transporten eller forårsagede større trafikkaos. Foto: LM Wind Power.

Dele af artiklen er oprindeligt bragt i DTU‹s magasin Dynamo, af Jeppe Mølgaard Thomsen. Du kan læse den på DTU.dk her.

Investeringer

Blade King

  • Program: Grand Solutions
  • Fondens investering: 33 mio. kr.
  • Samlet projektbudget: 62 mio. kr.
  • Projektets varighed: 5 år
  • Projekttitel: Blade King

Læs mere om det strategiske forskningsprojekt her.

OptiMadeBlade

  • Program: Grand Solutions
  • Fondens investering: 15 mio. kr.
  • Samlet projektbudget: 30 mio. kr.
  • Projektets varighed: 3 år
  • Projekttitel: OPTI_MADE_BLADE

Læs mere om projektet her.

LM Wind Power

  • Blev skabt af Ejner Lorentzen og Aage Skouboe i 1940’erne
  • Producerede oprindeligt møbler under navnet Lunderskov Møbelfabrik. I 1950’erne byggede virksomheden både i glasfiber og skiftede navn til LM Glasfiber
  • Leverede sine første glasfibervinger til en vindmølle i Skotland i 1970’erne. Siden da skiftede virksomheden navn til LM Wind Power, og den producerer i dag møllevinger på 15 fabrikker verden over
  • Omkring 20 pct. af verdens vindmøller har vinger fra LM Wind Power
  • LM Wind Power er en af verdens største leverandører af møllevinger til vindindustrien og beskæftiger mere end 10.000 mennesker globalt. LM Wind Power er i dag en del af GE Renewable Energy

Vingernes materiale

  • En blanding af kul- og glasfibre
  • Kulfibre har stivhed og en lav massefylde, hvorfor de er lette i vægt - de er dog dyre og svage
  • Glasfibre er stærkere, billigere og har en højere massefylde end kulfibre - derfor er de tungere
  • Forskernes specifikt blandede - og patenterede - hybrid af kul- og glasfibre resulterede i et banebrydende nyt materiale

Det interessante er, at det normalt aldrig kan betale sig at bruge kulfiber, fordi det er for dyrt. Men fordi vores hybridmateriale er lettere end normalt, lægger det også mindre pres på hele vindmøllens konstruktion, og det sparer installations- og transportomkostninger
- Tom Løgstrup Andersen til Dynamo

Læs mere

Kontakt

Seniorudviklingsingeniør, DTU Vindenergi, Tom Løgstrup Andersen
Mail: toan@dtu.dk
Tlf.: 46 77 57 41