Fotografi på vindkraftverk på fält
​Foto: Anna Hagnell.

Vindkraftsforskning rustar branschen för omställning

​Sedan starten 2010 har Svenskt vindkraftstekniskt centrum samlat och utvecklat kunskap i samarbete med industrin och utgör idag en kunskapsindustri inom svensk vindkraftsteknik. Forskningscentrumet har precis påbörjat sin tredje etapp och går nu mot större projekt i samarbete med flera discipliner. Flera av forskningsresultaten har väckt intresse utanför Sverige och man satsar nu på att bli en aktör även på den internationella arenan.

​Vindkraft är idag den energikälla som har störst potential i energiomställningen i Sverige, som har en nationell politisk målsättning om att all elproduktion år 2040 ska komma från förnybar energi. Från dagens 11 procent uppskattas vindkraften inom ett par decennium utgöra minst 40 procent av den totala elproduktionen i Sverige, förmodligen mer. Svenskt vindkraftstekniskt centrum (SWPTC) förenar teori och praktik genom ett nära samarbete mellan industri och akademi, med ett gemensamt mål att optimera vindkraftverkens kapacitet och göra produktionen och driften mer kostnadseffektiv.

Nya underhållsmetoder ger lägre kostnader och längre livslängd

Oförutsedda stopp i produktionen kan bli en dyr historia för vindkraftsägare, inte bara på grund av felande komponenter som behöver bytas ut utan även på grund av minskade intäkter.

–    I energiomställningen till 100 procent förnybart är det viktigt att vi i Sverige kan ta hand om våra vindkraftverk då de kommer att stå för en stor del av elförsörjningen framöver. Ett viktigt bidrag från SWPTC för att främja vindkraftsutbyggnaden är att utveckla bättre underhållsmetoder och kunskap om hur vi får vindkraftsverken att hålla längre, säger Sara Fogelström, som är koordinator för forskningscentrumet.

Med data från vindkraftverket kan man beräkna den förväntade livslängden för olika komponenter och utifrån det ta fram ett optimalt underhållsschema. Det gör också att man kan planera underhållet till en tid när det är lite vind, då vindkraftverket ändå skulle ha en låg produktion.

–    Metoderna som utvecklats inom SWPTC förespråkar ett så kallat opportunistiskt underhåll, vilket innebär att systemet föreslår byte av flera komponenter när man ändå har en servicetekniker på plats. Problem kan då åtgärdas innan de hinner bli för stora och man behöver heller inte åka ut lika ofta, tillägger Sara.

Flera forskningsdiscipliner i samverkan

Hittills har man genom enskilda forskningsprojekt byggt upp grundkunskap inom vart och ett av de forskningsdiscipliner som behövs för att förstå hur ett vindkraftverk fungerar. På Chalmers tittar till exempel forskare inom strömningslära på hur vindkraftverk i skog påverkas av den omgivande terrängen. Forskare inom dynamik undersöker hur den mekaniska drivlinan, och framförallt växellådan, fungerar. Inom elkraftteknik forskar man bland annat på detektion av elfel i generatorn och hur vindkraftsparker bättre kan kopplas samman till havs. Vidare intresserar sig forskare inom konstruktionsteknik för hur olika laster ("krafter") påverkar fundamentet som vindkraftverket står på. Matematiker är också involverade för att räkna på hur man kan optimera underhållsmetoderna.

Ett av projekten som tar hela kompetensspektret i anspråk handlar om hur ett vindkraftverk påverkas under svåra driftsförhållanden. I komplex terräng utsätts det för ständigt växlande vindar, vilket ger större mekaniska påfrestningar på växellådan än vid platt terräng. Det förklarar varför underhållskostnaderna ofta är mycket högre i Sverige, som har mer kuperad terräng, än i platta Danmark.

Med en ny beräkningsmodell kan forskarna se exakt hur vindfältet ser ut för varje enskilt vindkraftverk i en vindpark. Bilden är en cfd-simulering (Computational Fluid Dynamics-simulering) skapad av Hamidreza Abedi, Chalmers.

Det kan även vara stora variationer i hur stora laster de olika vindkraftverken utsätts för inom en och samma vindpark. Ola Carlson är biträdande professor vid avdelningen för elkraftteknik och föreståndare för SWPTC. Han leder projektet som även genomförs i samarbete med ett flertal industripartners.

–    Vi har utvecklat en beräkningsmodell som tar hänsyn till mängder av olika parametrar för att kunna beräkna de sammanlagda lasterna som påverkar ett enskilt vindkraftverk. Kunskapen behövs för att tillverkare i sin tur ska kunna anpassa konstruktionen av vindkraftverk till olika driftsförhållanden, säger Ola.

Internationell aktör

Forskningen inom centrumet har fått spridning även utanför Sverige och man medverkar numera i ett flertal internationella nätverk och organisationer, som European Energy Research Alliance, European Academy of Wind Energy och det internationella energiorganet IEA.

–    Syns man i dessa sammanhang så finns man. Vi ser att det redan har gett resultat genom att Chalmers har fått förfrågningar om att delta i större EU-projekt. Förutom att det fungerar som en samarbetsplattform är det också ett sätt att lyssna av trender inom forskningen, konstaterar Sara.

Om Svenskt vindkraftstekniskt centrum (SWPTC)

Centrumet startades 2010 och under de första två etapperna genomfördes 35 forskningsprojekt i samarbete med 26 industripartners och forskningsinstitut. Forskningen hade inför starten av etapp 3 i januari 2019 genererat 38 publicerade artiklar och åtta doktorsavhandlingar. Forskningen finansieras av Energimyndigheten, Västra Götalandsregionen (VGR) samt de medverkande företagen och akademiska parterna.

Med skriften ”Forskning i medvind – berättelser från Svenskt VindkraftsTekniskt Centrum” vill SWPTC visa på nyttan med forskningen både för svensk vindkraftsindustri men också för en intresserad allmänhet. I populärvetenskapliga artiklar sammanfattas de två första forskningsetapperna och vad man hittills har åstadkommit inom de olika delprojekten.

Ladda ned skriften ”Forskning i medvind”

Läs mer på SWPTC:s hemsida, www.swptc.se

Kontakt

Sara Fogelström, projektkoordinator SWPTC, sara.fogelstrom@chalmers.se
Ola Carlson, föreståndare SWPTC, ola.carlson@chalmers.se


Text: Anna Wallin
Porträttfoton: Oscar Mattsson


Publicerad: to 13 jun 2019. Ändrad: sö 23 jun 2019