KAN HyDRAULDRIFT VARA FRAMTIDEN?

Transkript

1 7/2012 DEBATT: SVERIGE GÅR MOT ETT GLApp I ENERGIFöRSöRjNINGEN KAN HyDRAULDRIFT VARA FRAMTIDEN? VINDEL I SVERIGE INDUSTRI MARKNAD BRANSCHFRÅGOR

2 VINDKRAFT 7/2012 notiser Medvind i norra Sverige! Trender och konflikter i fjällen Forskarna Sandra Wall-Reinius och Peter Fredman vid Mittuniversitet har tillsammans med kollegor på institutet för turismforskning, Etour, tilldelats 8,2 miljoner kronor av Naturvårdsverket. Meningen är att pengarna ska användas för att analysera trender och konflikter i den svenska fjällvärlden. Det huvudsakliga syftet är att analysera rekreationstrender i den svenska fjällvärlden och konflikter mellan olika intressenter samt aktörer. Resultatet ska leda till en bättre förståelse för friluftslivet och bidra till den sociala och ekonomiska utvecklingen i fjällregionen. Utifrån det geografiska området JämtlandHärjedalen, ska bland annat tre studier undersöka konflikter som gäller: Naturskyddade områden. Uppfattningar och förvaltning av buller och ljudlandskap. Påverkan av vindkraftsutveckling. Forskningsprojekten påbörjas under 2013 och avslutas arise tar över projekt Arise Windpower tar över tre vindkraftsprojekt med planer på att bygga vindkraftsparker med sammanlagt ett hundratal vindkraftverk. Arise Windpower har tecknat en villkorad överenskommelse med Ownpower Projects om förvärv av ett tillståndsgivet projekt i Bräcke (60 MW) samt två projekt under tillståndsansökan i Bollnäs och Ljusdal kommun (totalt ca 240 MW). Överenskommelsen följer bolagets strategi om utveckling av större vindkraftsparker där delägande med andra långsiktiga investerare kan bli aktuellt. Mer pengar till vindforskning Energimyndigheten kompletterar den befintliga vindkraftsforskningen med ytterligare 32 miljoner till ett nytt forskningsprogram under åren Programmet ska ta fram ny kunskap och nya tekniker för vindkraft i kallt klimat. I Sverige återfinns en betydande del av de vindlägen som passar bra för vindkraft i områden som under vintertid utsätts för kallt klimat. Av den planeringsram för vindkraft som Riksdagen beslutat om återfinns hälften av den landbaserade vindkraften i sådana områden i kallt klimat. Vind utges av Svensk Vindenergi i samarbete med ERA och Svensk Energi som en oberoende branschtidskrift. För åsikter som framförs i signerade artiklar svarar författaren. För ledarsidan svarar Svensk Vindenergi. För icke beställt material ansvaras ej. Allt material lagras elektroniskt. Omslagsfoto: 52 VIND 7/2012 u Det blåser stark medvind kring vindkraftsbranschen i norra Sverige just nu! Det känns tydligt hur en ny industrigren är på väg att växa fram. Nya arbetstillfällen, ny infrastruktur, ny forskning och nya utbildningar står för dörren. Det är givetvis oerhört viktigt att vi breddar vårt näringsliv. En stor del av de nya jobben går till unga människor vilket är särskilt glädjande! Enercon och Svevind har precis meddelat att man nu drar i gång bygget av de första 36 verken i Markbygden. Ett besked som innebär startskottet för ett projekt som ofta beskrivs som ett av Europas största industriprojekt med upp till turbiner. Det kommer att skapas 100 nya arbetstillfällen initialt och många företag i regionen kommer att engageras i arbetet. Projektet kommer under lång tid och på ett genomgripande sätt att gynna utvecklingen i regionen. När Enercon och Svevind exempelvis byggde pilotprojektet med 10 verk sommaren 2010 engagerades 34 företag i regionen och 77 personer arbetade med att montera verken. I början av oktober invigdes parken på lågfjället Sjisjka med 30 verk i en sagolikt vacker miljö! Parken är unik genom att Jämtkraft, Skanska och O2 visar på hur grön el kan produceras i känslig miljö. Skellefteå Kraft har tillsammans med Fortum hunnit en bra bit med bygget av vindkraftsparken på lågfjällsområdet Blaiken i Sorsele och Storumans kommuner. Totalt planeras upp till 100 vindkraftverk. Första etappen omfattar 30 turbiner. Den 27 september hade tolv av dessa driftsatts på Blaiken. Arbetet fortsätter och driftsättning pågår dygnet runt sedan ett par veckor REDAKTION Peter Jansson, redaktionschef, Moncia Bracco, Svensk Vindenergi, Irene Vinqvist, Svensk Energi, Kalle Karlsson, Svensk Energi, Kalle Lindholm, Svensk Energi, Torsten Blomquist, frilans. POSTGIRO BANKGIRO INTERNET tillbaka. Innan årsskiftet ska etapp ett vara klar. För tillfället är 150 personer sysselsatta i projektet. Parallellt har Blaiken Vind AB (som det gemensamägda bolaget heter) även påbörjat etapp två. Även denna del omfattar 30 turbiner. Vägar är brutna och markarbetena till samtliga 30 fundament påbörjade. En del av fundamenten har även gjutits. Arbetet med energiomställning är som bekant ytterst ingen tillväxtfråga utan en överlevnadsfråga. Arbetet med energiomställning från kol och olja till sol, vind, vatten och annan förnybar energi är som bekant ytterst ingen tillväxtfråga utan en överlevnadsfråga. Om klimatförändringarna fortsätter kommer det relativt snart att bli omöjligt att leva på planeten jorden! Detta tappas ofta bort i den allmänna debatten. Vindkraftsprojekten med dess vägnät gör det i högre grad möjligt för allt fler av oss naturvänner att njuta av vårt fina landskap. Så ut i höstskogen och upp på bergen, gott folk! TELEFON VÄXEL TELEFAX , POSTADRESS Vind, Stockholm BESÖKSADRESS Olof Palmes Gata 31, 6 tr ANSVARIG UTGIVARE Kalle Karlsson TRYCK Trydells Tryckeri, Laholm 2012 Stefan Lundmark Vindkraftssamordnare region norr Vind i ERA är miljömärkt enligt Svanen ISSN TS-KONTROLLERAD FACKPRESSUPPLAGA ex (2011). LJÖMÄRKT MI VIND I ERA är medlem i Sveriges Tidskrifter LAYOUT Provins AB.

3 VINDKRAFT nytt vindkraftsrekord 2012 u Vindkraften fortsätter sin starka tillväxt under Under året kommer den installerade effekten att öka med mer än MW. Men nästa år väntas bara hälften så mycket vindkraft byggas. Det framgår av en ny prognos från Svensk Vindenergi. Ny statistik visar att 457 vindkraftverk med en samlad effekt om MW förväntas tas i bruk under Det är en klar ökning jämfört med det tidigare rekordåret 2011 då 755 MW vindkraft installerades. Merparten av den nya vindkraften kommer att tas i drift under det sista kvartalet. Till årsskiftet förväntas den totala installerade effekten uppgå till MW. Vindkraften fortsätter sin starka tillväxt under 2012, men om utbyggnaden ska kunna fortsätta i samma takt måste riksdagen tidigarelägga utbyggnadsmålet för den förnybara notiser elproduktionen, säger Annika Helker Lundström, vd för Svensk Vindenergi. Under 2013 förväntas utbyggnaden bli omkring 500 MW, Annika Helker vilket är den lägsta nivån på flera år. Lundström. De kraftigt Foto: Baldur Bragason. sänkta ersättningarna för förnybar el och de låga elpriserna gör att många aktörer avvaktar med sina byggplaner, säger Mattias Wondollek på Svensk Vindenergi. Utöver redan beställda vindkraftverk finns det i dag projekt motsvarande MW där alla tillstånd är klara. Dessutom är ytterligare cirka MW under tillståndsprövning som beräknas kunna uppföras före Havsvind kan ge nya jobb Den havsbaserade vindkraften har en stor potential att utvecklas i Sverige. I en rapport som Västra Götalandsregionen presenterat för Näringsdepartementet beräknas den ge årsarbeten och 19,5 miljarder i samhällsintäkter. Västra Götalandsregionen har uppdragit åt IUC Sverige AB (ett nationellt nätverk av industriella utvecklingscentra) att göra beräkningar som baseras på samhällsekonomiska effekter vid en utbyggnad av den havsbaserade vindkraften. Den har sedan genomförts i samverkan med en referensgrupp från näringslivet. IUC:s beräkningar visar att utformning, projektering, byggande och långsiktig drift av havsbaserade vindkraftsparker i Sverige leder till stora samhällsekonomiska intäkter och sysselsättningseffekter. Det finns möjligheter till nya tekniklösningar, nya företag och ökad sysselsättning med gröna jobb. Det är gynnsamt för Västra Götaland eftersom en stor del av det maritima näringslivet och kompetensen finns där och det är företag som är verksamma i alla svenska havsområden. Green Switching Ett hållbart alternativ till SF6isolerade ställverk. Vakuumteknik och solid isolering Magnefix, Xiria, SVS (bilden) och FMX På senare år har miljöfrågorna fått allt större betydelse i samhället. Alarmerande rapporter om växthuseffekten och klimatförändringar har gjort alla medvetna om det allvarliga hotet mot livet på jorden. Utsläpp av SF6-gas från ställverk bidrar avsevärt till det hot som växthuseffekten och de medföljande klimatförändringar innebär. Eatons heltäckande sortiment av SF6-fria ställverksystem för mellanspänning ger dig möjlighet att aktivt bidra till att minska utsläpp av SF6 i världen. VIND 7/

4 VINDKRAFT Kan hydrauldrift vara framtiden? I början av 1980-talet byggdes ett 3 MW vindkraftverk i öknen utanför Palm Springs i Kalifornien. Det togs fram av Bendix Corporation i samarbete med elbolaget Southern California Edison och var speciellt genom att hela turbineffekten överfördes hydrauliskt till generatorn, som var en klassisk synkrongenerator, med de fördelar för elnätet som en sådan innebär. text: staffan engström, ägir konsult u Hydrauldriften medger att turbinvarvtalet varierar trots att generatorn är styvt kopplad till nätets frekvens. Detta första försök var inte lyckat. Hydraulkomponenterna gav låg verkningsgrad och hade kort livslängd. Vid mitt besök vid verket var det kladdigt av utläckt hydraulolja, ända ned till marken. Sedan dess har hydrauldrift i vindkraftverk utretts och prövats med jämna mellanrum. Resultaten har regelmässigt blivit som i det första försöket, låg verkningsgrad och hög felbenägenhet. Detta kan naturligtvis bero på att använda komponenter inte varit anpassade för behovet i vindkraftverk, som utmärks av mycket långa driftstider och höga krav på verkningsgrad. I Norge har ett koncept för hydraulisk momentöverföring i vindkraftverk utvecklats sedan 2004, inledningsvis vid Tekniska högskolan i Trondheim och senare i ett särskilt bolag, Chapdrive A/S. Systemet har prövats under flera år i modifierade 225 och 900 kw vindkraftverk. Under 2013 slutförs utvecklingen av en prototyp till en momentöverföring för ett 3 MW vindkraftverk. Hydraulpump som stjärnmotor Maskinhuset till ett 3 MW vindkraftverk enligt Chapdrive kommer att domineras av hydraulpumpen (Fig. 1), som har 40 cylindrar och deplacementet (slagvolymen) 500 liter per varv (Fig. 2). 54 VIND 7/2012 Cylindrarna är arrangerade som i en stjärnmotor till ett flygplan. Kolvarna drivs från en vevaxel och gör därmed en fram- och återgående rörelse per varv. Pumpen är fast ansluten till den betydligt mindre hydraulmotorn, vilken i sin tur driver elgeneratorn av konventionell synkron typ. Med hjälp av elektriskt kontrollerade ventiler kan valfritt antal av hydraulmotorns 24 cylindrar kopplas bort. Därigenom kan utväxlingsförhållandet mellan vindturbin och generator ändras mellan 1:100 och 1:300. Trots att turbinvarvtalet varierar mellan 5 och 15 r/min medför detta att generatorn hela tiden kan gå med r/min. Regleringen bör inte innebära några principiella problem jämfört med andra moderna vindkraftverk. Med angivna data blir arbetstrycket idealt 240 bar vid full effekt, vilket är normalt för ett modernt hydraulsystem men minst en tiopotens högre än i exempelvis en förbränningsmotor. Chapdrive uppger att verkningsgraden vid full effekt uppgår till procent, vilket är några procentenheter lägre än för konventionella växlade och direktdrivna system. För ett vindkraftverk är det ännu viktigare med verkningsgraden vid dellast, eftersom huvuddelen av produktionen sker där. Redan valet av en synkrongenerator med konventionell magnetisering, och som alltid går med nominellt varvtal, innebär en verknings-

5 VINDKRAFT gradsförlust, särskilt jämfört med permanentmagnetiserade generatorer med variabelt varvtal, direktdrivna eller ej. Inga uppgifter finns om hydraulsystemets verkningsgrad vid dellast. Eftersom hydraulpumpen blir så stor, och till följd av det höga trycket måste tillverkas med så hög precision, kan man befara att systemet blir dyrt i tillverkning och underhåll. Ett liknande system, Artemis, har sedan 1994 utvecklats vid universitetet i Edinburgh och numera övertagits av japanska Mitsubishi Heavy Industries för tillämpning i ett 7 MW havsbaserat vindkraftverk med 165 meters turbindiameter och driftstart En skillnad är att hydraulpumpens kolvar manövreras av en skiva med ett antal kammar runt periferin, vilket innebär att kolvarna gör motsvarande antal arbetsslag per varv hos den ingående axeln. Man kan alltså säga att pumpen är en kombination av en kuggväxel och en pump, vilket å ena sidan gör den mer kompakt, å andra sidan utsätter den för slitage. Kombination med planetväxel Med en kuggväxel av planettyp går det att ta ut moment både via solhjulet, som sitter i mitten, och via det omkringliggande ringhjulet, se Fig. 3. Detta ger en möjlighet att ta ut effekten vid fast varvtal via solhjulet och variera ringhjulets varvtal. I sin Windrive har tyska Voith satt in en hydrodynamisk momentomvandlare (koppling, till höger i bilden), vars pumphjul är kopplat till ringhjulet, och vars turbinhjul på motsvarande sätt är förbundet med solhjulets utgående axel. Tack vare de ställbara ledskenorna i kopplingen kan momentuttaget från ringhjulet regleras, och därigenom exempelvis det utgående varvtalet hållas konstant trots ett inkommande variabelt varvtal. En hydrodynamisk koppling medför en effektförlust, men eftersom bara en mindre del av den ingående effekten går genom kopplingen blir förlusterna inte så kännbara. Principen att låta ringhjul och solhjul gå med olika varvtal kan även utnyttjas på andra sätt, exempelvis genom att koppla en hydraulpump till ringhjulet och en hydraulmotor till solhjulet. Denna del av systemet ser i princip ut som Chapdrives, med skillnaden att komponenterna blir betydligt mindre. Det finns även exempel på att ta ut elektrisk effekt från ringhjulet. Grunden till intresset för att omvandla ett variabelt varvtal till ett fast kan härledas till det patent på vindkraftverk med variabelt varvtal med hjälp av kraftelektronik som beviljades Kenetech i USA år Efter ett antal konkurser och uppköp kom patentet i General Electrics ägo och har använts bland annat mot Mitsubishi. Grundpatentet gick ut 2011 och godtogs aldrig i Europa eftersom tekniken redan var känd, bland annat genom Chalmers publikationer. n Ringhjul Planethjul Planethållare Solhjul Drivaxel Solhjul Planethjul Ringhjul Planetväxel Hydraulpump Vätskeflöde Ledskenor Pumphjul Turbinhjul Hydrodynamisk momentomvandlare Hydraulmotor Synkrongenerator Kontrollsystem Figur 1. Maskinhus till vindkraftverk med hydraulisk momentöverföring enligt Chapdrive A/S Figur 2. Hydraulpump för 3 MW vindkraftverk med 40 cylindrar och deplacementet 500 liter per varv. Chapdrive A/S. Pumphjul Turbinhjul Ledskenor Figur 3. Principskiss för Windrive planetväxel och hydrodynamisk momentomvandlare. Källa Voith. VIND 7/

6 DEBATT: SvErigE går mot ETT glapp i EnErgiförSörjningEn u Kärnkraftens problem visar tydligt att det krävs politiskt agerande för att trygga framtidens energiförsörjning. Den låt gå-mentalitet som präglar den energipolitiska diskussionen riskerar att kasta Sverige in i en ny energikris om något decennium. Oavsett vad man tycker om kärnkraft som sådan, så måste man vara beredd att diskutera de systemrisker vårt samhälle står inför om beslut inte fattas snart. Oktober har inte varit en bra månad för den svenska kärnkraften. Internationella erfarenheter har visat att kärnkraftsutbyggnaden kan bli väsentligt dyrare än vad man tror. EU:s granskning av säkerheten har skakat den självgodhet som präglat de svenska kraftbolagens diskussion om kärnsäkerhet. Greenpeace aktion gav upphov till en ny debatt om hur bra koll bolagen egentligen har på sin säkerhet. Ny kärnkraft Nyligen presenterades Svenska Kraftnäts genomgång av förutsättningarna för ny energiproduktion, där det framgår att det i praktiken är omöjligt att bygga nya reaktorer i Oskarshamn och att det är ytterst problematiskt i Forsmark. Kvar finns då Ringhals, och att på sikt koncentrera all svensk kärnkraftsproduktion dit, om ens möjligt, skulle i sig innebära en oacceptabel systemrisk. Lägg till detta Vattenfalls egen ansökan om ny kärnkraft, som egentligen bara handlar om att undersöka förutsättningarna. Det som uppmärksammats är främst att själva ansökan lämnats in. Få har däremot noterat de allvarliga invändningar Vattenfall själva reser kring ekonomi och tidsperspektiv. Även med optimistiska bedömningar så talar vi om ny kärnkraft tjugo år in i framtiden och betydande ekonomiska risker, som vi ännu inte vet om någon vill ta. Vattenfall är också befriande tydliga ifråga om den befintliga kärnkraftens framtid. Enligt ansökan kommer vi med all säkerhet att se en utfasning av minst 20 TWh kärnkraftsproduktion i Sverige inom en tjugoårsperiod. Mellan de första avställningarna och den högst eventuella driftstarten av en ny reaktor talar vi säkerligen om åtskilliga år. Att stillasittande acceptera hotet om ett produktionsgap på många TWh per år under en lång tid är inget alternativ; det skulle sätta svensk industri i en orimlig konkurrenssituation och lägga enorma bördor på landets konsumenter. Även om det finns ny produktion planerad, så är det inte tillräckligt för en omfattande avställning. Även på kortare sikt kan ett projekterat överskott snabbt bli ett underskott om kärnkraften fortsätter dras med omfattande tekniska och ekonomiska problem. Det behövs helt enkelt nya beslut som möjliggör ny produktionskapacitet. Det borde också stå klart att nyinvesteringar oavsett produktionsslag är svåra, då man konkurrerar med avskrivna kärnkrafts- och vattenkraftsanläggningar. Det energislag som idag förefaller mest kostnadseffektivt landbaserad vindkraft, kan ge ett viktigt produktionstillskott, men är knappast lösningen för de storskaliga anläggningar som krävs, inte minst i södra Sverige. Havsbaserad vindkraft Havsbaserad vindkraft erbjuder en viktig del av lösningen. Idag är tekniken där den landbaserade vindkraften var för tio till femton år sedan; den står inför ett genombrott, men det krävs särskilda insatser för en storskalig marknadsintroduktion. För femton år sedan vågade man från politiskt håll göra ett vägval, då man gav en särskilt miljöbonus till vindkraft. Denna var förutsättningen för den mycket snabba utbyggnad vi sedan sett. Bara att slopa kostnaden för landanslutningarna, precis som görs i andra länder, skulle möjliggöra för havsbaserad vindkraft att konkurrera inom ramen för befintliga strukturer. Idag driver våra grannländer stora havsbaserade projekt. Samtidigt är Östersjön det område i EU som har de bästa förutsättningarna för havsbaserad vindel. Genom det koncept som wpd har utvecklat innanhavsteknik kan kostnaderna för havsbaserade anläggningar minska med upp till en tredjedel jämfört med traditionella anläggningar i Nordsjön. Idag finns 8 TWh tillståndsgivna projekt i Östersjön och lika mycket till under prövning. Det motsvarar åtminstone produktionen i 2 befintliga reaktorer som snabbt skulle kunna komma på plats och lösa hotet om ett produktionsgap. Visst företräder vi en intressent bland många svenska elproducenter. Men innan kärnkraftslobbyn börjar gapa om särintressen kan det vara på sin plats att slå fast att wpd, precis som Vattenfall, Fortum och EON är intressenter, men att det vore trist om den svenska debatten saknade utrymme för en sakkunnig och förutsättningslös diskussion om den framtida energiförsörjningen. I den debatten behövs givetvis starka röster som företräder konsumenterna, men också de som faktiskt ska bygga de framtida anläggningarna. Den svenska energipolitiken, byggd på föreställningen att det löser sig nog där man från politiskt håll inte vill blanda sig i teknikval eller blicka in i framtiden har kommit till vägs ände. Bortom nästa hörn lurar ett djupt produktionsgap. Nu är det hög tid att börja diskutera hur vi ska undvika det. charlotte bergqvist & göran dalén, wpd offshore stockholm