Der er store udfordringer og perspektiver for forskning i vindenergi
Dramatiske aendringer i klimaet, en øget befolkning af kloden og et fortsat stigende energibehov kraever omfattende forskning i teknologi, der kan medvirke til at løse så enorme udfordringer.
chefkonsulent, Danmarks Tekniske Universitet (DTU), Kgs. Lyngby
Grøn strøm bliver fra flere sider udnaevnt som redningen fra katastrofen. I fremtiden skal vi producere kemikalier, cement og isoleringsmaterialer mere klimavenligt ved at bruge grøn strøm i stedet for olie, gas og kul i industriens processer.
I dag kommer hovedparten af den grønne strøm fra vind. World Wind Energy Association skønner, at den samlede globale kapacitet for vindmøller er steget 10 gange siden 2005. Det er imponerende, og man kan foranlediges til at tro, at den udvikling vil sikre, at vindenergi bliver en primaer kilde til baeredygtig, billig energi i fremtiden.
Så enkelt er det dog ikke. De vindmøller, der var installeret ved udgangen af 2018, daekkede nemlig under 6 pct. af den globale efterspørgsel på elektricitet. Dertil kommer, at elektricitet kun udgør en lille del af det samlede energiforbrug, hvor fossile braendstoffer tegner sig for langt det meste.
Vi kommer ikke i mål i 2030 eller 2050 ved planløst at opstille flere vindmøller, men ved at finde de intelligente løsninger, der kan udnytte energien bedre, reducere omkostninger og etablere omfattende energisystemer.
Det kraever et paradigmeskift i forskningen og udvikling af nye vindenergisystemer. I efteråret 2017 indkaldte det amerikanske energiministeriums National Renewable Energy Laboratory
(NREL) på vegne af IEA’s samarbejde om vindenergi mere end 70 vindeksperter, der repraesenterede 15 lande, for at diskutere et fremtidigt globalt elsystem, hvor vinden kunne fungere som den primaere energikilde.
Katherine Dykes, der er sektionsleder ved DTU Vindenergi, har nu til det anerkendte tidsskrift Science påpeget tre store udfordringer inden for vindenergiforskning de kommende år:
1. Vi skal blive bedre til at forstå vindens ressourcer og strømme i de luftlag, hvor vindmøller opererer:
Når vindmøller øges i højden for at fange større energiressourcer, og når vindanlaeg spredes over større afstande, er vi nødt til at forstå dynamikken i vinden ved disse højder og skalaer. Der er stadig store huller i vores viden om vindstrømme i komplekst terraen i og imellem vindanlaeg, interaktion mellem vind og vand i offshoremiljøer osv.
Vi er nødt til at forstå disse forhold, så vindanlaeggene kan optimeres omkostningseffektivt og kontrollerbart – og installeres på de rigtige steder.
2. Vi skal have større indsigt i de strukturer og dynamikker, der gaelder for verdens største roterende maskiner:
I takt med at maskinerne bliver større, er nye materialer og fremstillingsprocesser nødvendige for at tackle de nye problemer med skalerbarhed, transport og genbrug.
Antagelser, hvorpå tidligere generationer af vindmøller blev designet, gaelder ikke laengere. Vi er nødt til at forstå den komplekse og dynamiske opførsel af den naeste generation af vindmøller, som interagerer med de vindstrømme, der kommer igennem anlaegget.
3. Vi skal kunne designe vindkraftvaerker, som pålideligt og fleksibelt leverer strøm til elnettet:
For eksempel kan anvendelse af big data-teknikker forbedre udnyttelsen af vindens energi, reducere omkostningerne og optimere driften for at imødekomme elnettets krav. Men det vil kraeve betydelig forskning inden for atmosfaerisk flow-modellering, individuel turbinedynamik og integration af vindanlaeg med det brede elsystem
Hvis vi kan overvinde de tre udfordringer, vil vi kunne udnytte vindenergiens fulde potentiale – som ikke bare handler om at levere billig elektricitet, men også om at danne rygraden i det fremtidige energisystem, som er grundlaeggende for den grønne omstilling.
Danmark kan spille en nøglerolle som det fyrtårn, der skal vise vejen. Vi er førende, når det gaelder vindmølleudvikling og anvendelse af vindenergi, ikke mindst offshore.
Vi har et staerkt integreret energisystem. Vi har et velfungerende erhvervsliv, der hurtigt kan bringe forskning i anvendelse, og netop deltagelse i internationalt forskningssamarbejde er essentielt for at bevare Danmark som center for udvikling af vindenergi.
Vi er unikt positioneret til at lede forskning og innovation i denne nye aera med udvikling af vindenergi. Hvis vi gør det, vil Danmark, som i det seneste århundrede, fortsat vaere fyrtårnet for vindenergi for hele det globale samfund.