Making offshore wind more affordable

Ole-Erik Endrerud, PhD Student, NORCOWE, Department of Mechanical and Structural Engineering and Material Science, University of Stavanger

 Offshore wind has been a popular source of renewable energy for some time now, but still, it’s too expensive to spur a large-scale industrial development. My project, which is a part of the Norwegian Centre for Offshore Wind Energy (NORCOWE), is trying to do something about the cost-problem.

 

Figure 1:Screenshot of the simulation model in action. This is from running a case with the offshore wind park Sheringham Shoal

Arven etter Hywind

Av Marit Irene Kvittem, stipendiat ved Centre for Ships and Ocean Structures/NOWITECH, NTNU

Et norsk selskap var først ute med å bygge en fullskala prototype av en flytende vindturbin; Statoils Hywind, som ble satt ut ved Karmøy i 2009. Erfaringene fra Hywind er gode, men billig og miljøvennlig vannkraft og lønnsom olje demper noe av viljen til å gjøre noe ut av visjonene om en blomstrende havvindindustri her til lands.

Det bygges i Japan

Norge, Japan og USA blir ofte nevnt som markeder for parker med flytende vindturbiner. Dette fordi de har lang kystlinje, gode vindforhold, men få grunne områder som egner seg for å bygge noe som sitter fast i bunnen. Japan fikk fart på fornybarsatsinga etter tsunamien i 2011 og sammenbruddet av atomkraftverket Fukushima I. Der er de godt i gang med flere store demonstrasjonsprosjekter for flytendevindturbiner med opp til 7MW turbiner montert på forskjellige flytende fundamenter.  USA har også kommet etter og installert sine egne prototyper. Blant disse er én fullskala turbin (i Portugal) av det amerikanske selskapet Principle Power samt en rekke mindre testmodeller (se video).

En flytende vindturbin settes ut ved Fukushima. Les mer om prosjektet her.

Energidilemmaet

Av Siri Kalvig, NæringsPhD i StormGeo,  Institutt for konstruksjonsteknikk og materialteknologi, Universitetet i Stavanger, NORCOWE

For en tid tilbake besøkte jeg Kårstø i Tysvær. Jeg kjørte opp til prosesseringsanlegget i soloppgangen og 31000 lyspærer skapte en vakker horisont. I dagslys er ikke anlegget like vakkert, men det er saktens imponerende. Anlegget lager 300 twh enegi – mer enn dobbelt av hele den norske vannkraftindustrien.  Når en står midt oppi tusen rørgater, som du vet skaffer energi til store deler av Europa, blir jeg imponert over at vi på Vestlandet lager slik ingeniørkunst - at vi klarer å produsere så mye olje og gass i verdens tøffeste farvann er imponerende. Og det er ekstremt lønnsomt. Og akkurat det er blitt et dilemma. Det er mitt dilemma, det er Stavanger og Vestlandets dilemma og ikke minst er det Norges dilemma. 

Kårstø i skumring. Foto: Statoil.com/ Gunnar Hagen

Men vi kan dra det enda lengre. Det er verdens dilemma, for kull, olje og gass gir folk lys å lese i, det moderniserer fattige samfunn men samtidig fører det til rekordhøye og farlige CO₂  nivå i atmosfæren. Det er velstandsvekst med en bivirkning som vi ikke lengre kan leve med. Jeg skal ikke dvele med de alvorlige konsekvensene av global oppvarming. De fleste har hørt om dem mange ganger før. De er dog så alvorlige at jeg vil karakterisere følgende som historiens viktigste spørsmål;  Hvordan skaffe nok energi til denne verden uten samtidig å ødelegge ressursgrunnlaget vårt?

Vind energi i Noreg – ikkje eksisterande?

av Lene Eliassen, Stipendiat ved Institutt for kostruksjonsteknikk og materialteknologi, Universitet i Stavanger

Når eg fortel at eg tek ein doktorgrad innan offshore vind turbinar, så tek det ofte ikkje lang tid før eg får spørsmålet: «Men er det eigentleg nokon framtid for vindturbinar i Noreg? Er vindturbinar eigentleg så miljøvennlig? Eg har hørt at Statoil har vindturbinar berre fordi dei skal vere grønne, og dei kjem aldri til å vere kostnadseffektive?». No har eg mitt forskingsfelt innan aerodynamikk og struktur, og er ikkje ein ekspert på økonomi og politikk. Men eg vil gjerne forklare kvifor eg trur at min forsking, saman med den forskinga som vert gjort av mine kollegaer i NORCOWE er viktig for norsk industri og samfunn.

Mitt namn er Lene Eliassen. Eg er stipendiat ved Universitetet i Stavanger og er med i forskingsenteret NORCOWE. Min avhandling har hatt arbeidstittelen «Dynamisk analyse av offshore vindturbinar» og har hatt fokus på aerodynamikk. Det er ikkje lenge att før eg skal levere inn avhandlinga der eg skal gi oppsummering av det eg har lært gjennom stipendiatperioden, som har vert ein spennande og lærerik periode. Eg har fått arbeide med det som er noko av verdas største turbomaskineri, og samtidig bidreg med eit lite steg nærmare ein meir klimavennlig verd. Men no er det ikkje mi forsking i detalj eg vil skrive om, men kvifor eg synes det er viktig at ein har fokus på vind energi i Noreg.

Vind- og bølgekraft på én plattform?

av Erin Bachynski, Stipendiat ved Centre for Ships and Ocean Structures, NTNU

Det har vært en del satsing på flytende vindturbiner til havs og på mange forskjellige bølgekraftkonsepter, men begge deler er dyre måter å lage strøm på. Det koster mye å bygge en plattform – som må takle store bølger og sterk vind – langt til havs og forbinde den med kysten for å kunne bruke strømmen. Forskere undersøker derfor om det kan det bli lønnsomt å sette vindturbiner og bølgekraftverk på samme plattform.

En ting er klart: Det mer enn er nok vindenergi og bølgeenergi i havet til å kunne lage mye strøm. Men hva slags fordeler er det ved å sette flere typer kraftverk på samme plattform? Hva er fordelen med å bygge en stor plattform med en vindturbin og tre bølgekraftverk sammenlignet med å bygge en mindre plattform med bare en vindturbin? Og hvordan skal den utformes og analyseres?

Figur 1: Spar-Torus-Combination (STC). Figur fra Made Muliawan.

Mulige synergieffekter  

Blant de mulige synergieffektene med å sette vindkraftverk og bølgekraftverk på samme plattform er det først og fremst infrastruktur som blir gjenbrukt: Man trenger bare én plattform, ett forankringssystem og én strømkobling der man ellers ville ha brukt to. I noen tilfeller kan flere bølgekraftverk på samme plattform også dele annet utstyr (flere bevegelige deler kan kobles til én hydraulisk akkumulator, for eksempel). Selv om plattformen må være litt større og forankringssystemet sterkere, kan strømproduksjonen øke mer enn kostnadene.

Offshore fornybar energi

Det finnes mye fornybar teknologi som blir utviklet for offshore forhold. Dette er forhold der en typisk har operert med olje og gass installasjoner. Noen av konferansene som originalt var spesialtilpasset olje og gassindustrien offshore, har nå begynt å få egne fornybar energi avdelinger. Et eksempel er ONS i Stavanger, som satser på fornybar energi (http://www.ons.no/index.cfm?event=dolink&famid=106620). Eg har nett vert på en annen vitenskapelig konferanse, ISOPE, der det er et stadig voksende fokus på fornybar energi offshore.

Grunnen til at det stadig vekk dukker opp fornybar energi i sammenhenger der en forventer kun offshore olje og gass, er at vi har masse å lære av hverandre. Det er mye som er likt som de ulike fagfeltene innen fornybare energi kan dra nytte av fra olje og gassindustrien. Installasjon, operasjon og vedlikehold er ting som endrer seg drastisk dersom en går fra en landbasert teknologi til offshore.

For min egen del så er eg mest interessert i offshore vindturbiner, men det finnes flere andre typer fornybare kilder til havs. Tidevannsturbiner og bølgekraftverk er noen andre som er relativt nye teknologier som er under utvikling.

Vindenergi i Noreg

Eit av spørsmåla eg ofte får av vener er: «Er det noko vits for Noreg å forske på vindmøller? Det er jo så mange fleire i Danmark og Tyskland, dei må jo vere mykje flinkare innan vindenergi? Og kvifor treng vi vindkraft? Det er jo så masse vasskraft her, det er jo fornybar energi! » Svaret mitt ikkje eit fasitsvar, men det er grunnen til at eg har trua på at norsk vindkraftindustri har ei framtid.

Det er meir enn 30 år siden det blei starta oljeboring i Nordsjøen. Utviklinga som ein hadde i oljeindustrien då, kan på fleire område samanliknast med den utviklinga som ein står ovanfor i vindindustrien. Historisk sett var det på land ein fann olje, og i starten vart det sett på som ei umogleg oppgåve å få opp det svarte gullet frå havbotnen. I dag veit vi at det var mogleg. Noreg kan nytte den kunnskapen som ein har fått frå oljeindustrien til å bygge opp ein industri av flytande vindturbinar som kan gje grønn kraft til det europeiske kontinentet.

I starten av oljeeventyret i Nordsjøen var det ein god del utprøving av konsept. Ein av dei første boreriggane var landbasert utstyr plassert på ein flytande lekter. Dette fann ein fort ut at var ein dårleg ide, og innovative løysningar vart tatt i bruk. Ein kunne bore og finne olje på stadig djupare hav, men det har vert ein lang prosess for å komme dit ein er i dag. Eg trur at vi må gjennom ein liknande prosess for vindmøller til havs. Det er kanskje ikkje den tradisjonelle horisontalt aksla vindmølla med fire blader som er det beste konseptet å satse på?

Flytende fremskritt

I forrige uke klippet næringsminister Trond Giske snora for Sway sin prototype på et konsept for flytende vindturbiner. Denne gangen er det en 1:5 skalamodell som åpnes, men en fullskalamodell er planlagt bygd i 2013. Amerikanske Principle Power og nederlandske Blue H planlegger prototypetesting av sine konsepter for flytende vindturbiner i nær framtid. Også franske, tyske og britiske selskap har konsepter for flytere på blokka.

Norge er blant de med Europas beste vindressurser utaskjærs. Dessverre har vi få steder med grunt nok vann til å installere de ”klassiske” havvindturbinene vi kjenner fra Danmark og Tyskland. Energikrevende land som USA og Japan er i samme situasjon. Med dypt vann blir fundamentering og installasjon veldig dyrt. Det er her man ser for seg at flytende vindturbiner kan bli vel så lønnsomt som bunnfaste turbiner. Havvindkraft er per dags dato ikke lønnsomt her i landet. Men om noen år kan knapphet av olje og gass, klimakrav og økt etterspørsel ha drevet energiprisen opp. Har man i mellomtiden forsket fram effektive løsninger for bygging, installasjon og drift av havvindturbiner, slik at investeringskostnad per megawatt går ned, vil situasjonen bli en helt annen.

Offshore vindkraftseminar i Trondheim

Torsdag 20.- og fredag 21. januar var en stor del av norsk vindkraftbransje samlet i Trondheim, på et seminar i regi av de to FME-senterne NORCOWE og NOWITECH. I og med at begge senterne var involvert, ble det et bredt program, med alt fra bladdesign via nettilknytning til meteorologiske modeller.

I tillegg til norske aktører var det enkelte representanter fra andre Europeiske land til stede. Naturlig nok herunder noen briter. Under de oppsummerende foredragene på fredagen fikk vi en ”se til Storbritannia”-presentasjon holt av Phil de Villiers, fra britiske Carbon-Trust. Og arbeidet de gjør der vitner om at de mener alvor. Her har norske myndigheter absolutt noe å lære, både hva ambisjoner og systematikk angår. For øvrig var det en klar holdning på seminaret om at norsk leverandørindustri ikke kunne vente på at et hjemmemarked skal bli etablert, den må kaste seg på det som skjer ute i Europa nå.

På alle offshore vindkrafttilstelninger i Norge er det et foredrag som er nesten obligatorisk: Sjur Bratland, Statoil - ” HyWind operational experience, new developments on access and future plans”.

Offshore vindkraft og framtiden

Offshore vindkraft fått mye oppmerksomhet i Norge de seneste årene, helt siden Hydro lanserte sitt Hywindkonsept, og Sway kom på banen med sitt prosjekt. Både politikere og industri har omfavnet disse prosjektene. Og offshore vindkraft, både i fastmontert og flytende form er spådd å kunne bli en ny, stor næring i Norge den dagen da oljen er slutt. Noe jeg da virkelig håper på (hvis ikke hadde jeg vel hatt store problemer med å motivere meg for å forske på nettopp offshore vindkraft). Men det er en liten stemme inni hodet mitt som murrer litt. Av og til lurer jeg på om særlig satsingen på flytende vindturbiner er valgt fordi det ligger så langt fram i tid at dagens politikere tror de slipper å forholde seg til det ferdige produktet.

Da det ble tildelt midler for nye forskningssentre for fornybar energi (FME), ble to av disse tilegnet offshore vindkraft (NOWITECH og NORCOWE), noe som tyder på interesse for å satse på dette fra politikernes side. Men hva kommer så til å skje? Blir det enden på visa når disse senterne har gjort unna forskningen sin. Havner min og andre doktorgradstudenters arbeider i en arkivskuff? For så å bli funnet igjen av studenter på oppdagelsesferd i universitetets ganger om 50 år? Kan det ende opp som tidenes dyreste festtale? Det er vel ikke nødvendig å minne om hvor nære vi er å lande på månen om dagen…

Eller eksisterer det en plan for hva som skal skje videre?