ØSTERILD DET NATIONALE TESTCENTER FOR STORE VINDMØLLER

Transkript

1 ØSTERILD DET NATIONALE TESTCENTER FOR STORE VINDMØLLER

2 ØSTERILD TESTCENTER PRØVESTATION VED HØVSØRE DTU LYNGBY CAMPUS DTU RISØ CAMPUS TESTCENTER FOR VINDMØLLER I VERDENSKLASSE VIDSTE DU At 1 m³ luft vejer ca. 1,2 kg? At der igennem rotorarealet på fx Vestas V164 (ca m²) passerer omkring 250 tons luft pr. sekund, når det blæser 10 m/s? På Det Nationale Testcenter for store vindmøller i Østerild står syv af verdens største og nyeste vindmøller opført, og der er flere gode grunde til, at disse imponerende konstruktioner netop er placeret her i den nordvestlige del af Jylland. Terræn og vindforhold ved Østerild Testcenter er helt unikke til afprøvning af vindmøller. Andre væsentlige grunde til, at fabrikanterne tester deres havvindmøller på land ved Østerild Testcenter i stedet for på havet, er, at der altid er direkte adgang til vindmøllerne, når teknikerne i prøveperioden ofte skal udskifte komponenter, vedligeholde og lave service på møllerne. På havet er tilgængeligheden meget omstændelig, og i lange perioder er det umuligt at arbejde på vindmøllerne med kraner og teknikere. På testcenteret er det derimod muligt for mølleproducenterne, over en periode på typisk kun 6-12 måneder, at færdigudvikle og teste de nye mølletyper, så de er optimeret til de forhold, de typisk kommer ud for, og hvor de vil producere ren og klimavenlig energi i mange år fremover. Testcenteret i Østerild er en enestående testfacilitet i verden, og gearet til at teste de største havvindmøller - også i fremtiden. Østerild Testcenter er med andre ord en meget vigtig del af det, som gør Danmark til vindenergiens Silikon Valley. 2

3 HISTORISK TILBAGEBLIK VIDSTE DU At Tvind-møllen, som blev opført i , var en af de første store vindmøller, med et betonstøbt tårn på 54 meter? I 1800-tallet udviklede danske pionerer små vindmøller, der kunne udnytte vindens kraft til at producere elektricitet. Det var med stort engagement, at folk som Poul la Cour, og Johannes Juul var med til at bygge fundamentet for den højt udviklede og specialiserede vindmølleindustri, som er grobund for den industri, der i dag beskæftiger ca mennesker i Danmark. Fra 1970 erne skete der meget inden for vindmølleindustrien. Blandt andet gav energikrisen idealister skubbet til at udvikle og bygge den kendte Tvind-mølle, og i 1970 erne blev Risøs første prøvestation for vindmøller oprettet. Siden er vindmøllerne blevet udviklet til store effektive el-kraftværker, som blandt andet placeres på havet. Disse møller har en størrelse, som kræver helt specielle testfaciliteter. ØSTERILD ET TESTCENTER BLIVER TIL Aktivister demonstrerer mod fældningen af træer i Østerild Klitplantage. Træerne skal fældes, så testcenteret kan anlægges. I 2010 blev det fra politisk side besluttet, at der var behov for et nyt testcenter for vindenergi, hvor industrien kunne teste de moderne vindmøller. Efter mange processer og undersøgelser blev Østerild Testcenter for store vindmøller i Thy i det nordvestlige Danmark udvalgt på grund af terræn og vindforhold som det mest optimale sted at placere testcenteret. Regeringens mål var blandt andet, at Danmark fortsat skulle være førende inden for udviklingen af ny vindmølleteknologi, skabe arbejdspladser og fastholde sin konkurrenceevne samt et ønske om fortsat at blive mere uafhængige af fossile brændstoffer. Med det nye testcenter kan danske og udenlandske vindmøllefabrikanter og forskningsinstitutioner fortsætte deres forsknings- og udviklingssamarbejde på verdens største fuldskalamøller, hvor selv små ændringer af for eksempel styringsstrategien kræver helt nye fuldskalamålinger for at finde frem til, om ændringerne har den ønskede effekt på eksempelvis møllens energiproduktion og levetid. Foto: Cathrine Ertmann/Polfoto 3

4 FAKTA OM ØSTERILD Den nordlige del af Det Nationale Testcenter ligger ca. 4 km fra kysten og strækker sig til den sydlige del af testområdet, som ligger ca. 7 km fra kysten. Der er syv standpladser, placeret i en lige linje, som er nord-/sydgående. Foruden møllernes placering er området omkring testcenteret inddelt i forskellige zoner, som er selve testområdet: Et måleområde, et vindfelt samt en beskyttelseszone. Der er syv standpladser. Mellem hver plads er der 600 meter. Ved hver standplads er der udlagt et testområde med plads til en målemast, som er placeret 500 meter foran hver mølle. Makshøjden på møllerne må være 250 meter. I hver ende af testcenteret er der rejst en 250 meter høj lys- og målemast. Masterne er udstyret med avancerede måleinstrumenter og kalibreringsværktøjer samt lys, sidstnævnte påkrævet af hensyn til flytrafikken. 4

5 HVORFOR TESTES HAVVINDMØLLER PÅ LAND? En af grundene til, at de store havvindmøller bliver testet på land, er, at en vindmølleafprøvning kræver nem og hurtig adgang til møllerne for de mange involverede ingeniører og teknikere, samt for udstyr og reservedele mv. En anden grund er, at det er nødvendigt at måle og kende inflowet til møllerne meget præcist for at kunne sammenholde målinger med modelberegninger. Og det er væsentligt lettere på land, hvor inflowet måles med præcisionsinstrumenter, bl.a. i de meteorologimaster, som er opført foran møllerne mod vest. De mere turbulente vindforhold på land er også en fordel under afprøvning af møllerne. Scan QR-koden, og læs mere om vindforholdene. VIDSTE DU At danske vindmøller i 2014 leverede, hvad der svarer til 39,1 procent af danskernes elforbrug? Det er ny rekord i Danmark, og vi har den største forsyningsgrad af vindenergi i verden. 5

6 VINDMØLLER OG MÅLINGER VIDSTE DU Vestas V164 8MW på test stand 2 er pt. verdens største vindmølle med en årlig energiproduktion, som kan forsyne mere end 7500 husstande. En moderne vindmølle er et el-kraftværk, som kan forsyne flere tusinde hustande med elektricitet. Der er tale om en stor investering, og det medfører naturligvis høje krav til fx kvalitet, støjniveau og ydeevne. Krav til vindmøller opstillet i Danmark er beskrevet i Energistyrelsens Bekendtgørelse nr. 73 af 25. januar 2013 om teknisk certificeringsordning for vindmøller. Prototypemøllerne bliver i forbindelse med certificeringen grundigt testet for at vise, at alle krav er opfyldt. Afprøvning af vindmøllerne i Østerild bliver foretaget efter internationale standarder. Formålet med standarderne er at sikre, at målingerne er reproducerbare og uafhængige af tid og sted, men også at der fastsættes et niveau for både nøjagtigheden og usikkerheden af målingerne. 6

7 Vindmøllerne i Østerild bliver testet efter gældende internationale forskrifter for godkendelse af vindmøller, WT01 IEC System for Conformity Testing, som fastlægger krav og procedurer for udførelse af vurderinger og efterprøvninger af vindmøller. EFFEKTKURVEMÅLINGER En vindmølles effektkurve viser møllens ydeevne ved forskellige vindhastigheder, og på baggrund af effektkurven kan man beregne møllens årlige energiproduktion på forskellige placeringer med forskellige vindressourcer. Effektkurven er et vigtigt redskab i vurderingen af møllens effektivitet, og det er vigtigt, at måleinstrumenterne, der bliver benyttet, er så nøjagtige som muligt. DTU Vindenergi er akkrediteret til at lave effektkurvemålinger af DANAK (Den Danske Akkrediterings- og Metrologifond, Danmarks nationale akkrediteringsorgan) og indgår i et branche netværk mellem europæiske prøvestationer for vindmøller, MEASNET, som har til formål at lave sammenlignelige afprøvninger og kalibreringer, samt sørge for at tolke standarderne ens. Den gældende internationale standard for effektkurvemålinger er: IEC , Wind turbines Part 12 1: Power performance measurements of electricity producing wind turbines, first edition I løbet af en måling af en mølles effektkurve måles vindens hastighed og retning, temperatur, lufttryk og luftfugtighed sammen med møllens nettoproduktion, dvs den effekt, som møllen sender ud på elnettet. Vindhastigheden bliver målt med forskellige typer måleinstrumenter; kop-anemometret, laser-anemometeret og det soniske anemometer. Laser-anemometerets teknologi er baseret på at måle hastigheden af partikler i vinden med en laser, mens det soniske anemometer måler vindhastigheden ved at måle lydens hastighed i luftstrømmen. En vindmølle bliver designet til at have den lavest mulige pris i forhold til den totale mængde energi, som møllen producerer i dens levetid. Det medfører, at alle mølletyper reguleres, så de producerer maksimal effekt ved ca m/s. Selv om effekten i vinden stiger med vindens hastighed i 3. potens og dermed er 8 gange så høj ved 20 m/s som ved 10 m/s, så kan det ikke betale sig at dimensionere møllen efter den 8 gange så høje effekt. Dertil er det for sjældent, at det blæser 20 m/s. Typisk vil møllerne også først begynde at producere strøm, når det blæser over 3-4 m/s. Den præcise valgte effektkurve afhænger af, hvilke vindforhold møllen er designet til at stå i lavvindsområde eller på havet. At møllen bruger strøm, når den står stille, indgår også i effektkurven. En vindmølles ydeevne angives ved effektkurven Kop-anemometeret har siden 1920 erne været vindmøllebranchens vigtigste instrument, til at måle vindens hastighed. Det er et forholdsvist enkelt instrument bestående af tre kopper, en aksel og en aftaster til at måle omdrejningstallet. Kop-anemometeret har ikke været genstand for megen udvikling, siden det kom frem, men de seneste årtiers øgede fokus på vindenergi har ført til udvikling af både bedre kop-anemometre og nye højteknologiske måleinstrumenter som f.eks. laser-anemometeret, som fra jorden kan måle vindhastigheder helt op til den højeste vingespids. Vindhastighed (m/s) Effekt 7

8 Lastmålinger bliver foretaget efter den gældende internationale tekniske specifikation: TS IEC Measurement of mechanical loads, og DTU Vindenergi er akkrediteret af DANAK til at udføre lastmålinger efter denne standard. LASTMÅLINGER En vindmølle består sammen med fundamentet af tusindvis af konstruktionsdetaljer i glasfiber og stål, herunder mange bolte og svejsninger. Det er vigtigt at vide præcist, hvilke belastninger den enkelte detalje kommer til at opleve, for at kunne dimensionere alle komponenter til minimum 20 års levetid. I designfasen bliver der beregnet et detaljeret lastgrundlag for møllen med avancerede computermodeller, og på denne baggrund bliver prototypen designet og bygget. Efterfølgende er det meget vigtigt at verificere dette lastgrundlag ved måling af belastningerne på prototypemøllen, og denne verificering er en del af møllens certificering. Belastningerne på møllen afhænger primært af vindhastigheden, turbulensen og windshear (vindens hastighed afhængig af højden). Ved verifikation af lastmodeller sammenlignes målinger og beregninger ved identiske vindforhold. Derfor er det vigtigt at kende inflowet under målingerne meget detaljeret, så man med modellen kan beregne laster under de samme forhold. På den måde opnås en god verifikation af, at lastmodellen er korrekt. STØJMÅLINGER En meget vigtig parameter i vurderingen af en vindmølles miljøpåvirkning er, hvor meget støj den genererer. Derfor er støjmåling en vigtig test i forbindelse med certificeringen af en ny mølletype. I Danmark skal vindmøller overholde de bindende støjgrænser, der er ved både (6 m/s) og (8 m/s) vind. Støjgrænserne er fastlagt i Miljøministeriets gældende bekendtgørelse nr af 14. december 2006 om støj fra vindmøller. Bekendtgørelsen henviser til den gældende internationale standard: IEC Acoustic noise measurement techniques. I bekendtgørelsens bilag beskrives generelle regler for måling af støjudsendelse fra en vindmølle. Alle vindmøller udsender en svag men karakteristisk støj fra vingernes bevægelse gennem luften og fra møllens maskineri. Men udviklerne har gennem de senere år haft øget fokus på at nedbringe støj fra vindmøller med det resultat, at moderne vindmøller i forhold til størrelsen larmer betydeligt mindre end de møller, der blev opsat i 1970 erne, 80erne og 90erne. Både vingernes udformning og maskinhusets isolering har betydning for møllens støjudsendelse. 8

9 FAKTA OM MØLLERNE: Alle syv standpladser er i dag købt eller lejet ud til forskellige firmaer inden for vindenergisektoren. I skrivende stund er der opsat møller på seks pladser, og den sidste fra EDF bliver installeret i foråret I tabellen herunder kan du få et overblik over, hvilke vindmøller der er, standplads-nummer, fabrikant, mølletype, effekt MW, rotordiameter, navhøjde og tiphøjde. STANDPLADS FABRIKANT MØLLETYPE EFFEKT MW ROTOR DIAMETER NAVHØJDE TIPHØJDE 1 EDF ENÉRGIES NOUVELLE ALSTROM 6, ,5 2 VESTAS V MW 8, VESTAS V MW 3, VESTAS V MW 2, ENVISION EN-120/3.0 MW 3, SIEMENS SWT , SIEMENS SWT , DATA I SKEMAET OVENFOR ER FRA Besøg Thy og få grønne oplevelser i verdensklasse Det er i Thy du finder Danmarks første Nationalpark Danmarks Største vildmark. Det er også her, du finder vores to nationale testcentre for vedvarende energi. Testcenter for havvindmøller Verdens største industrielle testcenter for havvindmøller finder du i Østerild Klitplan-- tage. Det Nationale Testcenter har op til 250 meter høje vindmøller verdens største vindmøller. Testcenter for bølgeenergi Bølgeenergicenter Hanstholm ligger på Danmarks skulder, hvor der både er gode bølger til surfere og til at udvikle nye anlæg til udnyttelse af havets kræfter til energiproduktion. Center for Vedvarende Energi Herudover har vi Nordisk Folkecenter for Vedvarende Energi i Sydthy, som i mere end 30 år har testet nutidens og fremtidens grønne energiteknologier. Kort sagt: Thy er Danmarks grønne laboratorium Læs mere på green.thisted.dk og thisted.dk/energi På green.thisted.dk kan du også booke guidede ture til Thys grønne seværdigheder. 9

10 Dansk innovation med global effekt Envision Energy tænker smart Envision Energy tilbyder smarte energiløsninger, der forvandler industrien ved hjælp af innovative hardware- og softwareteknologier, der samtidig sænker energiomkostningerne og bekæmper klimaforandringer. I 2014 var vi den niende største leverandør på den årlige globale top-10 liste over vindmølleleverandører, og vi er top tre over leverandører i Kina. Samtidig er vi den største offshore vindmølleleverandør i Kina. Envisions forretning spænder over design og fremstilling af intelligente vindmøller, smart energy management software og intelligente energiteknologiske tjenester. Teknologi med global effekt Envisions Global Innovation Centre i Silkeborg forsker i og udvikler ny teknologi i tæt samarbejde med internationalt anerkendte leverandører. Envision er til stede i alle vigtige globale centre for udvikling af vedvarende teknologi herunder, Kina, Danmark, Silicon Valley og Japan. International markedsadgang Envisions nye 3 MW-vindmølle er designet til det globale marked. Udviklingen af vindmøllen er baseret på en dybdegående kortlægning af store europæiske områder, der er klar til vindenergi. Vindmøllen er omkostningseffektiv med en høj energiproduktion og er baseret på internationalt anerkendte underleverandører. Vindmøllen har en diameter på 120 meter og en effekt på 3 MW. Vindmøllen vil sammen med kommende platforme tjene det europæiske marked sammen med Envisions SMART Wind Software. Envision Energy tilbyder dermed vores kunder en anderledes filosofi, hvor vi ikke bare sælger et materialiseret produkt, men i stedet arbejder sammen med vores kunder på en konstant udviklende teknologiplatform med henblik på at øge effekten og optimere energiudbyttet. Envision Energy 10

11 Nordjysk engagement, hvor der bliver lagt stor vægt på service og opfølgning på opgaverne Michael Hybschmann WTG Test & Validation Engineer Vestas Technology R&D Erfaren samarbejdspartner Hos Thy-Mors Energi har vi 35 års erfaring med tilslutning af vindmøller. I dag tilslutter vi vindmøller onshore med hele Danmark som vores arbejdsplads. Vores solide baggrund inden for elforsyning betyder, at vi har en bred viden om både sagsbehandling og lovgivning inden for tilslutning af vindmøller. Vi tilbyder... I et typisk vindmølleprojekt kan vi assistere i hele arbejdsprocessen - lige fra etableringen af den første kontakt til netselskabet til den afsluttende driftslederrolle på anlægget, når vindmøllen er sat i drift. I dag er vi driftsleder på 92 vindmøller fordelt over hele Danmark. Læs mere om vores arbejde på 11

12 DTU, Institut for Vindenergi er et af verdens største videncentre for vindenergiforskning, hvor mere end 230 medarbejdere fra 37 forskellige nationer arbejder med forskning, innovation, forskningsbaseret rådgivning og uddannelse. Forskningen går på tværs af fagdiscipliner og er organiseret i strategiske forskningsprogrammer, der samarbejder med danske og internationale universiteter, forskningsinstitutioner og organisationer samt vindindustrien nationalt og globalt. DTU Vindenergi er et institut under Danmarks Tekniske Universitet, DTU DTU Vindenergi hovedadresse DTU Risø Campus Frederiksborgvej 399 DK-4000 Roskilde DTUs Prøvestation for Store Vindmøller ved Høvsøre Bøvlingvej 41B DK-7650 Bøvlingbjerg Concept: JS Media Tools A/S DTU Vindenergis øvrige adresser DTU Lyngby Campus Nils Koppels Alle, Bygning 403 DK-2800 Lyngby Testcenter Østerild Damsgård Blovsgårdsvej 17 DK-7741 Frøstrup Læs mere om DTU Vindenergi på hjemmesiden Du kan scanne koden med din mobiltelefon og få direkte adgang til hjemmesiden. Fotobidrag: MHI Vestas Tekstbidrag: Carsten Weber Kock og Berit Carius Larsen