Den faldende pris på solenergi får mere omtale, men der sker også store ting inden for vindteknologien. Og jeg mener store.

Matematikken i forbindelse med vindmøller er ret enkel: Større er bedre. Der er to måder at producere mere strøm fra vinden på i et givet område.

Den første er med større rotorer og vinger, så de kan dække et større område. Det øger møllens kapacitet, dvs. dens samlede potentielle produktion.

Den anden er at få bladene højere op i atmosfæren, hvor vinden blæser mere stabilt. Det øger møllens “kapacitetsfaktor”, dvs. den mængde strøm, den rent faktisk producerer i forhold til dens samlede potentiale (eller mere mundret: hvor ofte den kører).

Historien om udviklingen af vindkraft har været historien om at konstruere højere og højere møller med større og større vinger. Det er en vanskelig og delikat affære. Høje, tynde ting, der placeres i højere vind, har en tendens til at bøje og bøje sig. Når lange møllevinger bøjer sig, kan de styrte ind i tårnet eller navet, som dette danske system gjorde i 2008, efter at dets “bremse” svigtede, og det blev ukontrolleret:

Så den tredje tekniske udfordring er at finde konstruktioner og materialer, der kan modstå de belastninger, der følger med højde og kraftigere vind. Disse belastninger bliver ret intense – se denne video, hvor ingeniører afprøver et enormt turbineblad ved at trække det frem og tilbage med “vægten af ca. 16 afrikanske elefanter”.

Det gælder om at gøre møllerne større og større. Når det drejer sig om landbaserede (onshore) møller, begynder denne proces at støde på forskellige ikke-tekniske begrænsninger – transport- og infrastrukturmæssige snævre punkter, problemer med arealanvendelse, bekymringer om udsigt, store fugle, skygger osv.

Men især i Europa bevæger vindkraften sig i stigende grad ud på havet. Og ude på havet, hvor der næppe er land i sigte, er den eneste begrænsning for størrelsen ingeniørmæssig. Derfor vokser havmøller i dag endnu hurtigere, end møller på land har gjort i løbet af det seneste årti.

Et levende eksempel på denne tendens dukkede op i marts 2018 (da jeg først offentliggjorde denne historie). GE Renewable Energy meddelte, at det vil investere 400 millioner dollars i udviklingen af en ny monsterturbine: Haliade-X, som vil være (i hvert fald indtil den næste store meddelelse) den største, højeste og mest kraftfulde i verden.

Det er imponerende som en teknisk bedrift, men betydningen af den voksende møllestørrelse går langt videre end det. Større møller høster mere energi, mere stabilt; jo større de bliver, jo mindre variable og mere pålidelige bliver de, og jo nemmere er det at integrere dem i nettet. Vindmøller udkonkurrerer allerede nu andre kilder på engrosmarkederne for energi. Efter endnu et par generationers vækst vil det ikke engang være en konkurrence længere.

Hvad vindmøller bliver op til

For at få et overblik over, hvor stor denne nye GE-mølle er, skal vi starte med nogle sammenligninger.

Jeg ringede til Ben Hoen, en forsker ved Lawrence Berkeley National Laboratory, for at få de seneste tal om vindmøllestørrelser. (Han understreger, at der er tale om foreløbige tal – LBNL har en rapport om dette, der udkommer om nogle få måneder, men han forventer ikke, at disse tal vil ændre sig meget, hvis overhovedet.)

I henhold til Hoen var den gennemsnitlige totalhøjde (fra base til spids) for en amerikansk landmølle på land i 2017 142 meter (466 fod). Medianmøllen var tættere på 152 meter (499 fod). Faktisk, sagde Hoen, nærmer medianen sig det maksimale. Med andre ord ser det ud til, at amerikanske onshore-møller over tid konvergerer mod nogenlunde denne højde. Hvorfor? Fordi hvis man bygger højere end 499 fod, kræver Federal Aviation Administration nogle ekstra skridt i sin godkendelsesproces, og tilsyneladende har de fleste udviklere ikke fundet det besværet værd.

De allerhøjeste amerikanske onshore-møller på land står i Hancock Wind-projektet i Hancock County, Maine. De – Vestas V117-3.3-møller, hvis De skal vide det – er ca. 574 fod høje.

Så det er onshore. Hvad med offshore? Tja, indtil videre har USA kun et enkelt havvindanlæg i drift, nemlig Block Island Wind Farm ud for Rhode Island. Dens vindmøller er ca. 590 fod høje.

Hvordan står Haliade-X i forhold til alt dette? Ifølge GE vil den blive 853 fod høj.

Det ville, så vidt jeg ved, være den højeste vindmølle i verden. Så vidt jeg kan se ved at google (som sagt ændrer disse ting sig hurtigt), er den tidligere rekordindehaver en 809 fod høj onshore-mølle i Tyskland.

Større møller betyder mere strøm, oftere

Højden er dog ikke det eneste, der betyder noget. Haliade-X kan også prale af et par andre superlativer.

Rotordiameteren er en måling af turbinebladenes fulde svingning (diameteren af den cirkel, de definerer). Alt andet lige betyder en større rotordiameter, at møllen kan høste mere vind.

I 2017, fortalte Hoen mig, havde amerikanske vindmøller en gennemsnitlig rotordiameter på 367 fod. Haliade-X vil have en rotordiameter på 722 fod, hvilket er ca. det dobbelte af gennemsnittet. Bladene vil være gigantiske, 351 fod lange hver, længere end en fodboldbane og længere, siger GE, end noget andet offshore-blad til dato.

Den massive rotordiameter plus den stabile offshore-vind plus 12 MW-møllen (onshore er i gennemsnit omkring 3 MW, offshore omkring 6 MW) betyder, at Haliade-X vil have en usædvanlig høj kapacitetsfaktor.

Dette citat fra Department of Energy’s 2016 Wind Technologies Market Report viser, hvordan vindkapacitetsfaktorerne har udviklet sig over tid: “Den gennemsnitlige 2016-kapacitetsfaktor blandt projekter bygget i 2014 og 2015 var 42,5 %, sammenlignet med et gennemsnit på 32,1 % blandt projekter bygget fra 2004-2011 og blot 25,4 % blandt projekter bygget fra 1998 til 2001.”

Til sammenligning havde den amerikanske atomkraftflåde i 2016 en gennemsnitlig kapacitetsfaktor på omkring 92 %. (I betragtning af de nuværende markeder er kernekraft kun økonomisk, når den kører kontinuerligt, som grundlast). Kul og naturgas lå på henholdsvis 55 og 56 procent. (Naturgas ligger så lavt, fordi den ofte skruer op og ned for at følge udsving i efterspørgslen. Kul plejede at ligge tæt på 80 procent, men det er mindre og mindre økonomisk rentabelt at drive kulkraftværker overhovedet.)

Så moderne vindkraft i USA er oppe på 42,5 procent og naturgas på 56 procent. Haliade-X vil ifølge GE have en kapacitetsfaktor på 63 procent. Det er vanvittigt, selv om det ikke ville være det højeste i verden – de flydende havmøller i Hywind-projektet i Skotland nåede for nylig op på 65 procent.”

Tæller man alt dette sammen, vil hver Haliade-X på et “typisk tysk sted i Nordsøen”, siger GE, producere omkring 67 GWh årligt, “nok ren strøm til op til 16.000 husstande pr. mølle og op til 1 million europæiske husstande i en 750 MW vindmøllekonfiguration.” (Det er tilstrækkeligt at sige, at tallet ville være mindre for de energiforladte amerikanske husstande). Det er “45 procent mere energi end nogen anden havvindmølle, der er tilgængelig i dag”, ifølge selskabet.

Den første Haliade-X er i øjeblikket under opførelse i Rotterdam i Nederlandene. GE sagde i april, at den vil begynde at producere elektricitet senere i år.

Større møller, der kører oftere, kommer til at knuse alle konkurrenter

Lad os overveje, hvad disse stigende kapacitetsfaktorer betyder for vindkraft.

Jeg vender ofte tilbage til dette indlæg fra 2015 af energianalytiker Ramez Naam om det ultimative potentiale for vindkraft. “Vind med en kapacitetsfaktor på 60 %”, skrev han, “selv til den samme pris pr. kwh som i dag, ville være enormt meget mere værdifuld end i dag, med færre begrænsninger for, hvor meget af den vi kunne bruge.

Hvorfor det? Der er flere grunde.

• Desto mere variabel en kilde er, desto mere backup er der brug for for at sikre den og gøre den pålidelig. (I dag leveres backup oftest af naturgasanlæg, selv om batterier er ved at komme til.) Ved at gøre vind mindre variabel og mere pålidelig reducerer højere kapacitetsfaktorer omkostningerne til backup.
• Variabel vedvarende energi (sol og vind) har en tendens til at “spise sin egen frokost”. Fordi det hele producerer energi på samme tid (når solen skinner eller vinden blæser), har den næste tilføjede kapacitetsforøgelse den virkning, at den sænker clearingprisen for alle de andre forøgelser. Jo mere energi der kommer online på én gang, jo lavere er prisen. Ved at sprede sin energi ud over en længere periode – ca. dobbelt så meget som de 32 procent for 2011-møller – afbøder og bremser en mølle med en kapacitetsfaktor på 60 procent denne prisundertrykkende effekt.
• Gennem at forlænge sine driftstimer har en mølle med høj kapacitetsfaktor større sandsynlighed for at producere under efterspørgselsspidser, når strømmen er mest værdifuld.

En kapacitetsfaktor på 60+ procent er ikke helt “baseload”, men den ser i hvert fald meget mindre variabel ud. Så møller som Haliade-X ville være mere værdifulde, selv hvis prisen på vindkraftelektricitet forblev den samme.

Men den forbliver selvfølgelig ikke den samme; den er faldet med 65 procent siden 2009. En nylig NREL-rapport fremskrev, at innovationer inden for vindkraftteknologi (hvoraf større turbiner er en af mange) kunne drive den ned med yderligere 50 procent inden 2030. (Forskere på University of Virginia arbejder på et design til en havvindmølle, der vil være 1.640 fod højt, højere end Empire State Building.)

Sige nye amerikanske vindmøller vil nå en gennemsnitlig navhøjde på 460 fod i 2025, hvilket er nogenlunde på linje med de nuværende prognoser. Ifølge NREL-data kan sådanne møller opnå en kapacitetsfaktor på 60+ procent på mere end 750.000 kvadratkilometer af USA’s territorium og 50+ procent på 1,16 millioner kvadratkilometer.

Så meget vind, med den kapacitetsfaktor og med forudsigelige fremskridt inden for vindteknologi, vil producere strøm billigt nok til at knuse alle konkurrenter. Og 2025 er ikke så langt væk.