Wind Catching Systems har sikret 1,2 milliarder i støtte fra Enova for å realisere en verdenssensasjon. En flytende multirotorvegg som kan revolusjonere havvind. Teknologien lover mer energi på mindre plass, lavere kostnader og enklere vedlikehold. Men kan den levere? Vi tok en prat med Jan Bartl, førsteamanuensis ved Høgskulen på Vestlandet, for en faglig vurdering av hvorvidt dette faktisk kan fungere.
Det norske selskapet Wind Catching Systems (WCS) hevder at systemet skal kunne produsere fornybar energi til 80 000 hjem. Dette til priser som kan sammenlignes med tradisjonelle fossile brensler. Teknologien har vært utforsket tidligere, men har aldri blitt kommersialisert.
Jan Bartl: Ekspert på vindturbiner og havvind
Jan Bartl har en doktorgrad (PhD) innen aerodynamikk av havvindturbiner fra NTNU. Siden 2019 har han vært førsteamanuensis innen marinteknikk ved Høgskulen på Vestlandet i Bergen.
Hans forskningsinteresser inkluderer havvind, aerodynamikk og innovative vindenergikonsepter, som for eksempel multirotorer.
Bartl har jobbet tett med utvikling og analyser av vindturbiners aerodynamikk og stabilitet. I tillegg har han publisert flere vitenskapelige artikler innen feltet.
Disruptiv teknologi, men en eldre idé
Wind Catching Systems tar en annerledes retning innen havvind ved å bruke flere mindre rotorer i stedet for én stor turbin. Ifølge Bartl er dette et konsept som har vært diskutert lenge.
— Ideen om multirotorer er ikke ny. For ca 50 år siden ble det tegnet skisser av flytende multirotorer av den amerikanske ingeniøren Bill Heronemus. De siste ti årene var det spesielt Peter Jamieson fra University of Strathclyde som har ført denne ideen videre, forteller Bartl.
Han legger til:
— I løpet av de siste tiårene har det vært noen prosjekter av mindre skala knyttet til multirotorer. Få av dem har kommet videre til en kommersiell fase. En av de største utfordringene har vært å kombinere aerodynamisk effektivitet med strukturell stabilitet, særlig i krevende offshore-miljøer.
Det er også verdt å merke seg at de første testene av multirotor-turbiner ble gjennomført på land for å undersøke aerodynamikken og interaksjonene mellom rotorene. Danske Vestas var blant de første aktørene som for ti år siden gjennomførte eksperimenter med slike systemer. Prosjektet ble aldri kommersialisert, selv om Vestas har flere patenter på multirotor-konsepter.
Fordeler med teknologien
Tradisjonelle vindturbiner kan ha en diameter på over 200 meter. Wind Catching Systems planlegger en vegg av mindre rotorer, hver med en diameter på ca 30 meter.
Hver rotor skal kunne produsere omtrent 1 megawatt (MW). Selskapet satser på at teknologien kan enkelt oppskaleres. Den første fullskala-prototypen kan for eksempel bestå av 40 rotorer, som gir en samlet kapasitet på 40 MW. På sikt har selskapet ambisjoner om å bygge større systemer. Det kan bli opptil 300 rotorer, noe som potensielt kan gi en kapasitet på 300 MW per installasjon.
Til sammenlikning har Hywind Tampen, som er verdens største flytende havvindpark, en samlet installert kapasitet på 88 MW.
Dette betyr at de mindre rotorene til WCS kan produseres i eksisterende industrielle anlegg uten behov for spesialtilpassede store fabrikker. Transporten blir også betydelig enklere, ettersom mindre deler kan fraktes på standardskip og monteres offshore med mer fleksible installasjonsløsninger. Dette kan bidra til lavere totale kostnader for transport og installasjon.
— Vedlikehold av individuelle rotorer blir enklere enn med tradisjonelle vindturbiner. Hvis én rotor slutter å fungere, kan de andre rotorene fortsatt produsere energi. En enkelrotor kan i tillegg byttes ut uten å måtte stoppe hele strukturen. Det kan øke driftssikkerheten og gi jevnere energiproduksjon over tid, sier Bartl.
Han tilføyer:
— Videoen på nettsiden deres viser at dette skal være “plug and play”. Men hvor enkelt det faktisk blir i praksis er jeg nysgjerrig på.
Teknologisk modenhet: Technology Readiness Level (TRL)
For å vurdere hvor moden en teknologi er før kommersiell utrulling, brukes ofte Technology Readiness Level (TRL). Systemet går fra TRL 1 (grunnleggende forskning) til TRL 9 (fullskala kommersiell drift).
— Wind Catching Systems ligger i dag mellom TRL 4 og TRL 5. De har jobbet i syv år for å komme igjennom de første fem stegene. Med Enova-støtten kommer de til nok til TLR 6 eller 7, sier Bartl.
Neste steg for selskapet vil være å ta teknologien gjennom TRL 7 og TRL 8, hvor en fullskala prototype testes i et reelt driftsmiljø. Dette er en kritisk fase, da mange teknologier faller mellom TRL 6 og TRL 9 på grunn av uforutsette tekniske utfordringer, regulatoriske hindringer eller manglende finansiering.
Teknologiske utfordringer?
Bartl forklarer at et av de viktigste stegene fremover for Wind Catching Systems er testfasen. Teknologiens robusthet og effektivitet skal verifiseres i reelle forhold.
— Første steg er å bygge en mindre skala-prototype for å analysere hvordan rotorene samhandler i et offshore-miljø. Deretter må stabiliteten til den flytende plattformen testes under ulike værforhold, forklarer Bartl.
En potensiell utfordring er styring av de individuelle rotorene og strukturell resonans. Resonans oppstår når en struktur utsettes for repeterende belastninger som samsvarer med dens naturlige svingningsfrekvens. Dette kan føre til vibrasjoner og i verste fall strukturell svikt. For tradisjonelle vindturbiner skjer dette når rotorbladene passerer masten og skaper periodiske belastninger.
I offshore-miljøer blir resonansproblemet enda mer komplekst. Flytende strukturer utsettes ikke bare for vibrasjoner fra vindturbinene selv, men også for bølger og havstrømmer. Det kan skape komplekse frekvensbånd som påvirker belastninger.
Med en multirotorstruktur som Wind Catching Systems sitt konsept, blir denne utfordringen mangedoblet. Hver enkelt rotor skaper sine egne vibrasjoner. Og når flere rotorer er stablet i en vertikal ramme, kan svingningene forsterkes på uforutsette måter.
— Jeg antar at de har dette under kontroll, men det er en utfordring som må addresseres og løses, sier Bartl.
Investeringer og økonomisk risiko
Enova har nå støttet prosjektet med 1,2 milliarder kroner. Bartl understreker at dette ikke er nok til å finansiere hele utviklingen.
— For å sette det i perspektiv: Equinors Hywind Tampen-prosjekt fikk 2,3 milliarder kroner i støtte fra Enova, men hadde en total kostnad på over 7 milliarder. Det er sannsynlig at Wind Catching Systems vil trenge betydelig mer kapital for å realisere sin visjon, sier han.
I tillegg til Enova-støtten har selskapet tidligere mottatt investeringer fra General Motors Ventures. Nylig ble det annonsert et samarbeid med den tyske energigiganten EnBW (Energie Baden-Württemberg AG). Dette viser at internasjonale aktører har troen på teknologien.
Hvor lang tid tar det før havvind blir lønnsom?
Havvind har historisk sett vært en kapitalkrevende teknologi med lang vei til lønnsomhet. De første offshore vindturbinene ble installert på 1990-tallet, på fem til ti meters dyp havbunn. Det tok nesten 30 år før bunnfast havvind ble økonomisk konkurransedyktig. Flytende havvind er fortsatt i en tidlig fase og langt dyrere enn bunnfast havvind.
Kostnaden for landbasert og bunnfast vindkraft falt de siste tiårene, mens vi har opplevd en prisøkning de siste to årene. Ifølge NVE er det fortsatt forskjell mellom ulike teknologier.
- Landbasert vindkraft: 40-50 øre per kWh produsert
- Bunnfast havvind: 100-120 øre per kWh produsert
- Flytende havvind: 150-200 øre per kWh produsert
— Utfordringen til Wind Catching Systems sitt konsept kommer å bestå av å få ned de betydelige kostnadene på flytende havvind, sier Bartl.
Miljøpåvirkning?
Miljøpåvirkningen av offshore vindturbiner er fortsatt et omdiskutert tema. Offshore vindturbiner har tidligere blitt kritisert for å kunne påvirke fugleliv og marint økosystem. Det er fortsatt et stort behov for forskning på dette området.
Bartl forteller at det nylig er gjort målinger som viser at fisk kan høre lydbølger fra turbiner under vann, men hvordan dette påvirker dem er fortsatt uklart.
Det samme gjelder for fuglelivet. Enkelte hevder at en vegg av vindturbiner kan skape en større barriere for fugler enn tradisjonelle enkeltstående turbiner.
— Man kunne derimot også tenke at en stor multirotor-vegg er mer synlig for fugler. Ytterligere forskning må gjennomføres for å kunne si noe mer konkret rundt det, sier Bartl.
Han legger til:
— All menneskelig aktivitet til havs har en miljøpåvirkning, enten det er vindturbiner, offshore oljeplattformer eller skipsfart. Sammenlignet med en oljeplattform, som slipper ut store mengder CO₂ og potensielt kan føre til oljesøl, er en vindturbin en langt mer skånsom løsning. Det betyr ikke at vi ikke må ta hensyn til effektene på fugler og fisk. De direkte miljøpåvirkningene må også settes i perspektiv til klimabesparelser av en slik teknologi.
Konklusjon
Wind Catching Systems representerer en innovativ tilnærming til flytende havvind. Men det gjenstår å se om teknologien vil kunne konkurrere med kostnaden til mer etablerte løsninger.
Med solide investeringer, statlig støtte, og en teknologi som har potensial til å revolusjonere havvind, er Wind Catching Systems uten tvil et prosjekt verdt å følge nøye i årene som kommer.
— Dette er et utrolig spennende prosjekt. Jeg ser mange fordeler med multirotorkonseptet. Men vi må være realistiske: det gjenstår viktige tester som må gjennomføres før dette kan bli en kommersiell suksess. Hvis Wind Catching Systems klarer å bevise at konseptet fungerer i stor skala, kan dette bli en viktig milepæl for havvindindustrien, avslutter Jan Bartl.
