Spørg Fagfolket: Kunne man optimere vertikal-akslede vindmøller med et vindfang?
Vores læser Kenneth Bille interesserer sig for vertikal-akslede vindmøller og har spurgt:
Ved optimale vindforhold er horisontalakslede møller bedst producerende, men anderledes ved ustadige vanskelige forhold. f.eks. ved kastevinde, ikke åbne områder mv.
Derfor har jeg tænkt videre, og - inspireret af vandturbiner - tænkt, om man kunne fange vinden statisk med vindfang og lede den ind på den ene side af aksen på en vertikal-akslet mølle?
Her vil mængden af energi, der påvirker møllebladene, forøges væsentligt, afhængigt af vindfangets størrelse. Er det en dårlig ide?
Henrik Stiesdal, opfinder og vindmøllepionér, svarer:
Jeg synes, at der her stilles to relevante del-spørgsmål:
- Kan vertikalakslede møller ikke være bedre ved kastevinde, ikke åbne områder osv.?
- Vil det ikke være bekvemt med et statisk vindfang på den ene side af aksen på en vertikalakslet mølle?
Hvad angår det første spørgsmål, så er det rigtigt, at en vertikalakslet vindmølle er mindre følsom overfor pludselige skift af vindretning. Den behøver jo ikke orientere sig efter vindretningen og kan derfor i princippet ikke mærke, at retningen skifter.
I praksis er det imidlertid uden betydning for større vindmøller, som kan give et væsentligt bidrag til elforsyningen. Årsagen er, at man ikke opstiller vindmøller, hvor vindforholdene giver en vertikalakslet vindmølle nogen fordel, fordi vindforholdene så i det hele taget er for dårlige. Sagt på en anden måde, så egner placeringer med kastevinde eller ikke åbne områder sig ikke til energiproduktion med vindkraft.
Spring i vindretningen
Man ser ind imellem forslag om små vindmøller i byområder, og her kan de nævnte vindforhold optræde. Men sådanne vindmøller har ingen betydning for elforsyningen, de tjener kun sekundære forhold som f.eks. fornemmelsen af at gøre noget, osv.
Man kunne så spørge, om ikke vindmøller en gang imellem kan opleve store spring i vindretningen, selv om de er opstillet i fri vind uden forhindringer. Svaret er, at jo, de kan de faktisk, f.eks. ved frontpassage eller i forbindelse med tordenbyger.
For mange år siden målte jeg selv på Kegnæs på Sydals et tilfælde, hvor vinden drejede 90 grader over en periode på 30 s., mens vindhastigheden samtidig steg fra 7 m/s til over 30 m/s.
Dengang forekom det os, at 'Kegnæs-tilfældet' var en ekstrembegivenhed, men over årene så vi efterhånden flere lignende tilfælde på andre placeringer.
På baggrund af disse og mange andre observationer beskriver den internationale standard for design af vindmøller, IEC 61400-01, hvordan man skal tage ekstreme vindretningsskift i betragtning ved dimensionering. Så nutidens vindmøller er designet til at kunne klare ekstreme vindretningsskift kombineret med store stigninger i vindhastigheden.
Statiske vindfang i Persien
Hvad angår det andet spørgsmål, så er det faktisk en særdeles veletableret praksis at lave et statisk vindfang på den ene side af aksen på en vertikalakslet mølle.
De allerførste vindmøller, man kender, blev opstillet i Persien (det nuværende Iran) for omkring 1500 år siden, og de var netop lavet på denne måde. Hvis man søger på 'Persian windmills', får man ikke alene gode forklaringer, men også flotte billeder af bevarede eksempler.
Der er så den kompleksitet, at vindfanget skal kunne flyttes, hvis vindretningen ændrer sig. Det var ikke nødvendigt ved de persiske møller, fordi de var opstillet, hvor vinden blæser fra samme retning næsten hele tiden, men hvis man ikke er så heldig, er man nødt til at have et flytbart vindfang.
Vindfanget kan i princippet laves en del større end selve rotoren, så man indfanger mere vind. Men her kommer så problemet med den slags vindfang. Det ender med at blive rigtig store strukturer, som i modsætning til selve vindmøllen vil ende med at få meget store vindbelastninger i høj vind.
Selve vindmøllen har den fordel, at vindbelastningen bliver meget mindre, når man stopper vindmøllen, men det vil normalt ikke gælde et vindfang.
Dertil kommer, at man sjældent opnår så stor effektgevinst med et vindfang, som ens indledende beregninger viser, at man burde.
Batter sjældent nok
Vindmøller med vindfang kendes fra både vertikalakslede og horisontalakslede vindmøller. Hvis man søger på 'ducted vertical axis wind turbine', får man en stribe gode billeder af begge slags, og det fremgår ikke alene, at der er tænkt rigtig meget over det, men også, at der er lavet stribevis af forsøg.
Trods al denne indsats er der ikke kommet noget ud af det. Årsagen er de ulemper, som er nævnt ovenfor. Et vindfang, der batter noget, bliver for stort, og oven i købet batter det sjældent nok.
Så vi er tilbage ved den gamle konklusion: Vertikalakslede møller kan ikke konkurrere med de horisontalakslede møller, når det kommer til den samlede økonomi.
Det sker med jævne mellemrum, at man læser om nye projekter med meget store vertikalakslede møller. De er som regel til offshore-brug, og jeg vil gætte på, at der på ethvert tidspunkt over de seneste 10 år har været mindst to-tre projekter i gang i Europa.
Disse projekter har det med at starte med pressemeddelelser og stort ståhej for så i løbet af nogle år lige så stille at forsvinde igen. Mit bedste bud er, at det simpelthen aldrig kommer til at ske, og at vindmøllerne med deres horisontale aksel har nået den endelige form.
Du kan stille et spørgsmål til Spørg Fagfolket ved at sende en mail til fagfolket@ing.dk. Hvis dit spørgsmål bliver udvalgt til besvarelse, vil dit navn fremgå af artiklen.
