Vindkraftens framtida utmaningar
Vindkraftens utmaningar som forskarna presenterar i tidskriften Science kan mötas genom en kombination av forskning, ingenjörskunnande och matematik.​​​​

Tre utmaningar för att nå ökad andel vindkraft

I ett upprop från internationella vindkraftsforskare, publicerat i den vetenskapliga tidskriften Science, sammanfattas vindkraftens utmaningar i tre punkter. Ola Carlson, biträdande professor i elkraftproduktion på Chalmers institution för elektroteknik, har som enda svensk forskare deltagit i arbetet att formulera framtidsutmaningarna.
Ola Carlson– Alla länder världen över står i princip inför liknande forskningsutmaningar när det gäller vindkraftens utveckling, säger Ola Carlson. Det handlar om att skapa förutsättningar för vindkraften att ta en starkare position som kostnadseffektiv och produktionssäker förnybar energikälla. Vindkraften har potential att öka sin andel av världens energiförsörjning och att bidra med koldioxidfri elproduktion som ersättning för fossila bränslen. 

Bakom uppropet står 70 vindkraftsforskare från 15 länder, som gått samman på initiativ av det amerikanska energidepartementets forskningsinstitut för förnybar energi, National Renewable Energy Laboratory (NREL).

Högre, större och stabilare 
Den första utmaningen handlar om att öka förståelsen för hur vindens fysikaliska förhållanden i atmosfären påverkar vindkraftverken, både när det gäller produktionsförmåga och livslängd.

– Genom att bygga högre vindkraftverk kan mer energi från vindarna tas till vara. Nya kraftverk som planeras kan vara 250 meter höga och i framtiden kommer vi att få se höjder uppemot 300 meter, säger Ola Carlson. Men högre verk innebär också nya vindförhållanden och andra påfrestningar att ta hänsyn till. Därför behöver vi öka vårt kunnande om luftströmmars påverkan. 

Vindkraftverkens turbiner är de största roterande maskinerna som finns i världen idag. I takt med att verken blir större behöver nya material och tillverkningsprocesser tas fram, liksom system för att hantera sådant som transporter och återvinning.

– Den andra utmaning gäller alltså strukturdynamiken i form av vilka material som väljs och hur konstruktionen utformas, fortsätter Ola Carlson. Kolfiber är exempelvis ett intressant framtida material i vingarna tack vare att det är både lätt och starkt.

Vindkraftens tredje utmaning fokuserar på nödvändigheten av att behålla stabiliteten i elnätet även när andelen väderberoende produktion ökar.

– Det är fullt möjligt att även förse vindkraftverken med funktioner för att tillhandahålla extra aktiv effekt för att balansera elnätet vid svängningar i frekvensen, säger Ola Carlson. Det finns också forskning som visar att styrning av vindkraftverkens reaktiva effekt ger bättre nätstabilitet.

Utmaningar som engagerar
Flera av utmaningarna engagerar forskare inom Svenskt vindkraftstekniskt centrum (SWPTC), som har sitt säte på Chalmers med Ola Carlson som föreståndare. Målet för centrat är att optimera vindkraftverkens kapacitet och göra produktionen och driften mer kostnadseffektiv. Metoden är att förena teori och praktik i ett nära samarbete mellan industri och akademi. 

– Jag tycker att uppropet sätter fokus på spännande framtida utmaningar inom vindkraftområdet. Min förhoppning är att unga forskare lockas a​v detta och att inspelet har sådan tyngd att det på hög internationell nivå påverkar anslagen för vindkraftsforskning, avslutar Ola Carlson.

Visserligen varierar energisystemet och energipolitiken från land till land men forskningsutmaningarna är desamma för att göra vindkraften till en betydande del av lösningen på energi- och klimatutmaningarna.

Text: Yvonne Jonsson
Illustration: Josh Bauer, NREL
Porträttbild: Oscar Mattsson

Mer om vindkraftsforskarnas upprop
Uppropet vänder sig till forskarsamhället och publicerades den 10 oktober 2019 i form av en artikel i den vetenskapliga tidskriften Science.

Mer om svensk vindkraftsforskning

För mer information kontakta
Ola Carlson, biträdande professor i förnybar elkraftproduktion vid institutionen för elektroteknik på Chalmers

Publicerad: må 29 jun 2020.