Er der en grænse for, hvor store vindmøller kan blive?

I 2023 vil nogle af verdens største vindmøller begynde at producere elektricitet. Vindmølleparken er beliggende på Dogger Banke i Nordsøen cirka 160 kilometer ud for kysten af det nordøstlige England.

I denne første fase af udviklingen af Dogger Bank offshore vindmøllepark skal 277 havvindmøller af typen Haliade-X installeres.

General Electric's Haliade X-vindmøller rejser sig mere end en kvart kilometer fra havets overflade til det højeste punkt af vingespidsen.

Hvis man placerede en sådan vindmølle i London, ville det være den tredjehøjeste struktur i byen.

Hver af møllens tre vinger er længere, end Big Bens klokketårn er højt, og Dogger Banke vil ende med næsten 300 af disse giganter.

Hvorfor vokser møllerne så hurtigt i størrelse?

Kun to årtier er gået, siden Storbritanniens første rigtige havvindmøllepark blev bygget ud for kysten af det nordlige Wales. Møllerne i vindmølleparken var hver i stand til at producere 2 megawatt (MW) elektricitet under ideelle forhold – hvilket var enormt meget dengang.

Haliade X er i stand til at producere 13MW elektricitet, og 15MW-vindmøller er kun endnu et eller to år ude i fremtiden (Vestas har en 15 MW-prototype, der med en højde på 280 meter er verdens højeste havvindmølle, red.).

Så hvorfor vokser møllerne så hurtigt i størrelse, og er der en grænse for, hvor store de kan blive?

Kort sagt er svaret på det første spørgsmål, at man kan reducere omkostningerne til energi, og svaret på det andet er, at der må være en grænse – men ingen har sat et tal på det endnu.

Store vindmøller, billig el

For blot fem år siden håbede offshore-vindindustrien at reducere sin energiprissætning til under 100 pund per megawatt-time i 2020 fra nye projekter i britiske farvande.

Selv på det niveau ville projekterne stadig have været afhængige af statsstøtte for at gøre dem økonomisk levedygtige sammenlignet med andre former for elproduktion.

Men faktisk faldt omkostningerne hurtigt så meget, at udviklere af havvindmølleparker snart forpligtede sig til at sælge deres elektricitet til meget lavere priser.

I dag bygger entreprenørerne vindmølleparker som Dogger Banke, hvor de har forpligtet sig til priser under 50 pund per megawatt-time. Det betyder, at havvind kan konkurrere med andre former for elproduktion, hvilket i bund og grund fjerner behovet for tilskud.

Den vigtigste faktor i reduktionen af disse omkostninger var vindmøllernes størrelse. Stadig større møller kom hurtigere på markedet, end stort set alle i sektoren havde forventet.

Vingerne kan ikke dreje for hurtigt

I teorien kan vindmøller blive ved med at vokse. Når alt kommer til alt, udvinder en større vinge energi fra vinden over et større område, mens den roterer, hvilket genererer mere elektricitet.

Men der er en del tekniske begrænsninger. Den ene vedrører erosion af vingerne forårsaget af, at de kolliderer med regndråber og aerosolpartikler fra havet. For nuværende designs skal bladspidsernes hastighed begrænses til 90 meter i sekundet (324 kilometer i timen) for at undgå erosion.

Derfor skal rotorerne dreje langsommere, når møllerne bliver større og vingerne længere.

En konsekvens af at bremse rotoren er, at vingerne i højere grad skal afbøje vinden for at producere den samme mængde energi. Det resulterer i stærkt øget pres på hele møllen.

Når et punkt, hvor vindmøllen bliver urentabel

Vi kan imødegå dette store press, men kun ved at øge både vindmøllens vægt og omkostninger.

Og det betyder, at vi når det punkt, hvor vindmøllen ikke er rentabel – det punkt, hvor den ekstra omkostning ikke længere er det værd for værdien af den ekstra producerede elektricitet – meget hurtigere, end hvis vingespidserne fik lov til at dreje hurtigere.

Også efterhånden som vingerne bliver længere, bliver de mere fleksible.

Det gør det sværere at holde aerodynamikken i vindstrømmen omkring dem fuldstændig under kontrol, og det bliver sværere at sikre, at vingerne ikke rammer mølletårnet under ekstreme vindforhold.

Logistiske begrænsninger

Tekniske udfordringer som disse kan dog måske løses på længere sigt. Det vil betyde, at det er mere sandsynligt, at vindmøllerne blive begrænset i størrelse som følge af produktions-, installations- og driftsmæssige problemer, snarere end en fysisk grænse for møllens design.

Bare det at transportere vinger og tårne fra fabrik til lokation og så samle møllen, når man når frem, er en enorm udfordring. Hver af disse vinger i Big Ben-størrelse skal sendes i ét stykke.

Det kræver enorme havne, gigantiske fartøjer og kraner, der kan operere sikkert og pålideligt langt ud for kysten. Det er her, grænsen højst sandsynligt dukker op.

Du kan se disse grænser i praksis i Storbritannien, som er omgivet af et stormfuldt og lavvandet hav, der er perfekt til at generere energi. På trods af dette vil Storbritannien sandsynligvis ikke nå sit ambitiøse mål om at mere end tredoble sin havvindkapacitet inden 2030.

Fantastisk succeshistorie?

Det er ikke på grund af teknologi eller mangel på offshore-lokationer. Industrien vil derimod ikke være i stand til at fremstille vindmøller hurtigt nok, og havneinfrastrukturen og antallet af installationsfartøjer, egnede kraner og arbejdskraft med de nødvendige kompetencer vil næppe være tilstrækkelig.

Så hvis Storbritannien skal maksimere fordelene for sin økonomi fra det, der indtil videre er en fantastisk succeshistorie, skal fokus skifte fra ren omkostningsreduktion til at udvikle arbejdsstyrkens færdigheder og offshore vindforsyningskæden.

Jeg er sikker på, at vindmøllerne vil blive større, men jeg tror, det vil ske i et langsommere tempo, end vi har set i de seneste år. Og hvis vindmøllerne er sat ud 160 kilometer offshore, er det måske også lige meget? Vi vil jo ikke kunne se dem.

Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.