Forskare: Vertikal vindkraft effektivare än konventionell

2021-05-03 13:16  

Med traditionella kraftverk lider de bakre raderna i en vindkraftspark av turbulens. En studie hävdar att vertikalaxlade vindkraftverk därför levererar mer el – för i grupp blir de ännu effektivare.

Med en utbyggnad på 93 GW var 2020 ett rekordår, där vindkraften växte med 53 procent. Enligt Global Wind Report 2021 är det främst de två största marknaderna, Kina och USA, som är pådrivande inom utbyggnaden. I dag finns en global vindkraftskapacitet om 743 GW, vilket bidrar till att minska utsläppen med 1,1 miljarder ton koldioxid. Men för att världen ska nå koldioxidneutralitet till 2050 måste utbyggnaden under det närmaste årtiondet gå tre gånger snabbare.

Samtidigt som de havsbaserade vindkraftverken får allt större rotorblad kan framtiden istället tillhöra vertikalaxlade vindkraftverk. Det är förutsägelsen från Oxford Brookes University. För enligt deras forskning är en vertikal design långt mer effektiv än de konventionella snurror som utgör dagens vindkraftsparker.

För studien har the School of Engineering, Computing and Mathematics (ECM) genomfört mer än 11 500 timmars datorsimuleringar – och för första gången har man i en realistisk skala kunnat bevisa att stora vertikalaxlade vindkraftverk överträffar de konventionella med horisontell axel. En styrka med de vertikala kraftverken är att de placerade i grupp ökar varandras effektivitet med upp till 15 procent.

– Den här studien bevisar att framtiden för vindkraftsparker bör vara vertikal. Vindkraftverk med en vertikal axel kan designas för att stå mycket närmare varandra, vilket ökar deras effektivitet – vilket i förlängningen sänker elpriserna, säger professor Iakovos Tzanakis, som har lett arbetet med simuleringarna, i pressmeddelandet.

Effektivt sätt att alstra grön energi

Det uppges vara den första studien som gör en heltäckande analys av vindkraftverkens många faktorer, från rotationsriktning till skillnader i placeringen av kraftverken. 

– Moderna vindkraftsparker är ett av de mest effektiva sätten att alstra grön energi, men de dras med ett stort fel – att när vinden träffar den främre raden av kraftverk så kommer turbulens att skapas längre bak i ledet, och den här turbulensen är katastrofal för prestandan hos de bakre raderna. Med andra ord så omvandlar den främre raden ungefär hälften av vindens rörelseenergi till el, medan den bakre raden är nere på 25-30 procent. Varje kraftverk kostar mer än 2 miljoner pund per MW. Som ingenjör insåg jag att det måste finnas ett mer kostnadseffektivt sätt, säger huvudförfattaren Joachim Toftegaard Hansen i pressmeddelandet.

I Sverige har Göteborgsföretaget Seatwirl satsat på ett vertikalaxlat flytande vindkraftverk. Även forskare i Uppsala har tidigare utvecklat ett vertikalaxlat verk. Med en direktdriven generator behövdes ingen växellåda, vilket annars utgör en svag punkt som ofta ligger bakom driftstopp hos vindkraftverk. Med en lägre rotationshastighet blir de vertikala verken också tystare – och Uppsalaforskarna ser det som troligt att fåglar och fladdermöss lättare kan undvika att flyga in dem – jämfört med de konventionella rotorbladen.

En rapport från Apex Market Research förutspår att de vertikalaxlade vindkraftverken kommer att se en genomsnittlig ekonomisk tillväxt på 4,5 procent per år globalt, med ett värde på drygt 16 miljarder dollar 2025 – från cirka 13,4 miljarder dollar under 2019.

John Edgren

Mer om: Vindkraft

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt