Kenneth Thomsen har skrevet dette indlæg Foto: DTU Vindenergi

Danmark og verden efterspørger vedvarende energi som grundlag for den grønne omstilling. Der mangler grøn strøm til at dække det nuværende elforbrug, og i særdeleshed til at erstatte det energiforbrug, der i dag dækkes af olie, kul og gas. 

Manglende produktion af elektricitet får priserne til at stige. Stigende efterspørgsel får priserne til at stige yderligere. Så der skal produceres mere strøm – gerne af den grønne slags fra sol og vind. Et felt, hvor Danmark er i front med udvikling og innovation. 

Regeringens “Køreplan for et grønt Danmark” prydes på indersiden af en stregtegning af en vindmølle. Tårnet med tre vinger er nærmest blevet symbolet på Danmarks klimapolitik og den grønne omstilling. Energi fra vindmøller er ikke alene løsningen, men også forudsætningen for, at samfundet kan omstille sig fra at være et land baseret på fossile brændstoffer som olie, kul og gas til at basere sig på vedvarende energi.    

Mange taler om Power2X i disse tider – som en del af løsningen på verdens klimaproblemer, fordi vi på den måde kan udvikle grønne brændstoffer til transport m.v. – men der er ingen Power2X uden grøn energi i form af sol og vindenergi. Samtidig er der slet ikke vindmøller nok til at dække behovet. Så vi skal have mange flere vindmøller mange flere steder og til mange flere formål. 

For at nå i mål med Parisaftalen skal der ifølge Global Wind Energy Council etableres 180 GW vindenergi globalt pr. år for at holde den global temperatur stigning under 1,50C. Det skal ses i relation til, at man i rekordåret 2020 installerede 93 GW globalt og dermed bragte den samlede globalt installerede vindenergi kapacitet op på 743 GW. 

Vi er slet ikke i mål med forskningen

En så kraftig udbygning af vindenergien kommer kun til at være succesfuld, hvis en række faktorer i teknologiudviklingen er i fokus. Hvis man ser på dagens havvindmøller, som i virkeligheden er vindkraftværker, der kan producere strøm til tusinder af husstande, så kan det godt se ud som om det bare er et tårn med tre vinger som illustreret med regeringens stregtegning. Det er det også. Men det er også noget af det mest avancerede mekaniske, digitale, sensoriske, aerodynamiske og intelligente teknologi, man kan forestille sig. Alle de tusindvis af komponenter, der udgør vindmøllens hjerne og krop er udviklet og optimeret de seneste 40 år, og vi er kommet langt. Rigtig lang endda – men det skal gøres endnu bedre. Der er brug for fortsat innovation. 

En og samme størrelse holder ikke længere

Det har hidtil været strategien at producere mange møller af samme slags og dermed reducere kostprisen pr. mølle. De skulle holde i 20 år, og så var alt godt. Henry Ford citeres for at have sagt. ”Du kan få bilen i enhver farve, du ønsker, så længe det er sort” og ligesom med bilen har teknologien for vindmøller udviklet sig. Det giver nye muligheder for at tilpasse møllerne og det er nødvendigt, fordi markedet for vindenergi ændrer sig. I analogien med biler, er der både behov for racerbiler, familiebiler og lastbiler afhængig af behovene. I kort form kan man sige, at vi skal designe vindmøller til det klima, hvor de bliver placeret, den service, der skal laves m.v. Det skal gøre dem billigere, øge deres værdi i energisystemet samt sikre, at de er endnu mere bæredygtige. 

Design4X

Vi taler meget om Power2X for tiden. Navnen dækker over, at elektricitet kan omdannes til forskellig brug som fx brint eller varme. Hos DTU Vindenergi benytter vi en tilsvarende tankegang, når vi taler om design af møller. Møllens design skal optimeres til placeringen i landskabet eller på havet, vindens hastighed, behovet for genanvendelse, koblingen til energisystemerne og en lang række andre ting som tyfoner, lynnedslag, transport, tilgængelighed – om den skal fungere som flydende vindmølle eller i forbindelse med Power2X. Hver lille skrue, konstruktion og algoritme, der kan optimeres, har betydning for effektiviteten og dermed for pris og produktion. Det er det, vi kalder Design4X: at vindmøllen kan skræddersys til specifikke typer af brug. Det er intelligent udvikling og design af fremtidens vindteknologi. 

Et eksempel på Design4X er udviklingen af såkaldte lavvindsmøller, som er optimeret til at producere strøm når det blæser mindre. Det kan virke kontraintuitivt at designe en mølle til, når der er mindre vind. Men det giver god mening, når man ser på elpriserne i markeder med meget vindenergi. Her kan prisen på el blive negativ, så det koster penge at komme af med strømmen, når det blæser meget. Det skyldes, at det store antal vindmøller laver mere strøm, end der er brug for. Til gengæld er prisen på elektriciteten høj, når det blæser mindre. Det udnytter lavvindsmøllerne. De er designet således, at de kan producere strøm ved så lave vindhastigheder, at normale møller ikke kører og dermed tjener de penge på de højere elpriser. Det er godt for vindmølleejerne, men det er også godt for energisystemet, da det giver en mere jævn produktion af elektricitet og dermed mindsker behovet for energilagring. 

Endelig er en helt altafgørende faktor en yderligere kostreduktion og performanceoptimering, som på grund af den kraftige udbygning vil have en stor akkumuleret effekt. Alle disse nævnte faktorer stiller krav til – og er betinget af – en fortsat teknologiudvikling af møllerne. 

Vi skal udnytte vindens fulde potentiale

Hvis de vindkraftværker, der globalt skal etableres fremover, kan optimeres bare 1 procent – ved f.eks. forbedret aerodynamik og mere intelligent datastyring – svarer det til Danmarks samlede energiproduktion. Derfor kan vi ikke stille forskning og udvikling i stå og bero os på eksisterende teknologi og design. Vi skal udvikle designet af de forskellige anlæg, så vi får den størst mulige effekt af dem. Det gælder både for rene vindkraftanlæg og hybridsystemer, hvor fx vindmøller, solceller og batterier kombineres i et kraftværk evt. i samspil med Power2X. Med Design4X er der potentiale for at øge den samlede effekt, som kan gøre den store forskel i prisen og hastigheden på den grønne omstilling. Men det kræver forskningsindsats og politisk vilje. 

Regeringen vil først i 2024 tage stilling til den forskningsindsats, der skal accelerere udviklingen af grønne løsninger, men det vil være en god ide allerede nu at gøre sig overvejelser om de skridt, der skal til for at fastholde Danmarks styrkeposition. Danmark har rigtig gode forudsætninger for også i fremtiden at spille en hovedrolle i den nødvendige teknologiudvikling.

Artiklen er en del af temaet Klumme.