Vindenergi uden store rotorblade udfordrer konventionerne

Vind forbindes med bevægelse. Men kan vi udnytte vindenergi uden de store roterende vinger, vi normalt forbinder med vindmøller?

Det er tanken bag flere nye løsninger. De undgår store udvendige rotorblade, men udnytter stadig bevægelse, eksempelvis en svingende mast eller en indbygget rotor.

For at vurdere innovationerne er det også vigtigt at forstå begrænsningerne ved traditionel vindkraft. Vindmøller producerer vedvarende energi, men har også ulemper.Vindkraft er eksempelvis mindre økonomisk attraktiv på steder med svag vind.

Når vindmøller opføres langt fra forbrugerne, kræves der desuden elnet og transmissionsledninger til at transportere strømmen til boliger og virksomheder.

Store vindmøller kan støje, påvirke landskabet og medføre risici for blandt andet fugle og flagermus.

Vingeløse og bygningsintegrerede løsninger kan mindske nogle af problemerne. De fjerner dog ikke behovet for passende vindforhold, sikker installation og vurdering af miljøpåvirkningen. 

Se vores liste over lovende vindenergiaktier.

Vindenergi uden store udvendige rotorblade

Lokal vindkraft kan indgå i distribuerede energiressourcer, altså lokal produktion, der supplerer elnettet. Sammen med eksempelvis solceller kan den anvendes på egnede boliger og erhvervsbygninger.En kombination af sol og vind kan producere på forskellige tidspunkter. Vind kan forekomme om natten, men blæser ikke uafbrudt.

Aeromines konstruktion bruger lodrette vingeprofiler og bygningens luftstrøm til at skabe et område med lavt tryk. Trykforskellen driver luft gennem enheden.Luftstrømmen passerer en indbygget rotor, som driver en generator. Den udvendige konstruktion står stille, men systemet indeholder bevægelige dele.

Producenten fremhæver mindre støj, begrænset pladsbehov og lavt vedligeholdelsesbehov som mulige fordele. Udbyttet afhænger af stedet og installationen.

Udviklingen kan udvide mulighederne for vindenergi tæt på bygninger. Denne oversigt fra 2023 beskriver teknikken, udviklingsstadiet og mulige anvendelser.

Architecture 2030 angav i september 2023, at det byggede miljø stod for over 42 procent af verdens årlige CO₂-udledninger. Bygningsdrift stod for 27 procent, og tre særligt udledningsintensive materialer til bygninger og infrastruktur – cement, jern/stål og aluminium – for yderligere 15 procent. Lokal energiproduktion er en af flere muligheder for at mindske udledningerne.

Flere virksomheder arbejder med sådanne løsninger. Her ser vi på to eksempler og de forskellige tekniske principper bag dem.

Virksomheder, der udvikler vingeløs vindenergi

1. Vortex Bladeless

Vortex beskriver sin løsning som vingeløs og fremhæver muligheden for mindre støj og lavere påvirkning af omgivelserne.

Vortex Bladeless ønsker at tilbyde vindenergi til mindre installationer og på længere sigt større anlæg. Konstruktionen bruger en svingende mast i stedet for en roterende propel.

Vortex Bladeless: Sådan virker teknikken

Enheden har en fast base og en cylindrisk mast, der kan svinge vinkelret på vindretningen. En kulfiberstang forbinder delene, og generatoren har et magnetisk afstemningssystem.

Når vinden passerer masten, dannes der hvirvler. Hvis hvirvelafløsningens frekvens ligger tæt på konstruktionens egenfrekvens, opstår resonans, og masten begynder at svinge.

Bevægelsen omdannes til elektricitet gennem samspillet mellem spoler og magnetfelter efter princippet om elektromagnetisk induktion.

Magneterne bidrager også til afstemningen ved at ændre mastens tilsyneladende stivhed, så den kan svinge over et bredere interval af vindhastigheder.

Teknologien var fortsat under udvikling. Virksomheden fremhævede en konstruktion uden gearkasse eller oliesmøring, uden separat bremsesystem og uden behov for at dreje masten mod vinden. Enklere fremstilling, mindre pladsbehov og længere levetid var tilsigtede fordele.

Vortex Bladeless: En kort profil

Vortex Bladeless er en spansk udviklingsvirksomhed med tilknytning til Madrid og Ávila. Bag projektet står David Yáñez, David Suriol og Raúl Martín. Ifølge de offentlige oplysninger anvendt i originalartiklen havde virksomheden modtaget 120.000 dollar i tidlig finansiering fra Techstars i 2021.

Investoren Techstars driver acceleratorprogrammer og investerer i unge virksomheder. Porteføljeværdien på 105 milliarder dollar angivet i artiklen var en samlet værdiansættelse af virksomheder, ikke investorens forvaltede kapital.

2. Aeromine: Vindenergi uden udvendige rotorblade

Aeromine Technologies udvikler bygningsintegreret vindkraft til erhvervsejendommes tage. Målet er at producere vedvarende energi tæt på forbruget.

Aeromine bruger faste vingeprofiler, der arbejder sammen med bygningens luftstrøm. De skaber et lavtryk, som driver luft gennem konstruktionen; indeni findes en rotor.

Trykforskellen trækker luft gennem et indtag forbi den indbyggede rotor og generator. Luften forlader derefter enheden og blandes med den omgivende luft.

Konstruktionen undgår store, blotlagte rotorblade. Virksomheden beskriver systemet som støjsvagt og uden forstyrrende vibrationer.Ifølge virksomhedens præsentation fra 2022 kræver systemet omtrent en tiendedel af det tagareal, som en tilsvarende solcelleinstallation ville kræve. Sammenligningen er producentens vurdering og afhænger af installationens forhold.

Den udvendige konstruktion er stationær. Systemet kan producere uden sollys, hvis der er tilstrækkelig vind.Virksomheden beskrev en typisk installation med 20–40 enheder langs en bygningskant, vendt mod den fremherskende vindretning.

Aeromine angav i 2022 op til 50 procent mere energi til samme pris som tagmonterede solceller. Sammenligningen gjaldt ikke alle vedvarende energiformer. Virksomheden vurderede også, at vind og sol tilsammen under gunstige forhold kunne dække op til hele en bygnings lokale energibehov.

Aeromine Technologies: En kort profil

Ifølge virksomhedens egen historik blev Aeromine Technologies grundlagt i 2021 af Carsten Westergaard, Martin Manniche og David Asarnow. Originalartiklen beskrev aktiviteter i Houstonområdet i USA og rapporterede i efteråret 2023 om et dansk forskningsbidrag på cirka 1,1 millioner dollar.

I januar 2023 gav AEC Angels sin opbakning til Aeromine. Medlemsvirksomheden Thornton Tomasetti investerede via TTWiiN IP. Artiklen nævnte også tidligere støtte fra MassChallenge uden afgivelse af ejerandele.

Hvorfor forskes der videre i vingeløs vindenergi?

Finansiering og samarbejder gør det muligt at afprøve teknikken, men er ikke i sig selv bevis på garanteret ydeevne.

Ifølge den linkede nyhedsrapport havde Aeromine modtaget cirka 1,1 millioner dollar fra Energistyrelsens EUDP-program. Rapporten beskrev en vurdering ud fra ni kriterier, blandt andet kommercialiseringsmuligheder og klimapolitiske mål.

Fortsatte forsøg var nødvendige for at klarlægge muligheder og begrænsninger. Danmarks Tekniske Universitet, DTU, skulle samarbejde med Aeromine om ydeevnen på forskellige bygninger og under varierende vindforhold.

Ifølgeprofessor Christian Bak, dengang leder af sektionen for vingeprofil- og rotordesign ved DTU, skulle forskerne modellere luftstrømmen omkring forskellige bygninger og måle ydeevnen. Formålet var at forbedre beregningerne af energiproduktion og den optimale placering på taget.

De mulige anvendelser omfattede blandt andet kontorer, lagre, havneterminaler, hospitaler og indkøbscentre med egnede flade tage. Placeringen er vigtig, fordi bygningens form og omgivelser påvirker vinden.

Aeromine oplyste, at interessen var stor. I den gengivne kommentar sagde medstifter Martin Manniche, at virksomheden øgede produktionen for at imødekomme efterspørgslen.

Manniche mente, at løsningen kunne gøre lokal vindkraft til en attraktiv mulighed for flere virksomheder.

Vortex Bladeless fremhævede også mulige fordele for mindre og lokale energianlæg.Virksomheden tilstræbte lavere fremstillings- og vedligeholdelsesomkostninger gennem en enklere konstruktion uden store rotorblade eller gearkasse.

Vortex har præsenteret flere prototyper og koncepter. I virksomhedens EU-projektdokument blev Mini beskrevet som cirka 2,7 meter og 100 watt, mens Atlantis-konceptet blev angivet til cirka 12 meter og 4 kilowatt. Det var udviklingsspecifikationer, ikke verificeret kommerciel årsproduktion.

Ældre angivelser om at udnytte 40 procent af vindenergien eller opveje lavere effektivitet med dobbelt så tæt placering er ikke en generel ydelsesgaranti. Produktionen afhænger blandt andet af vind, konstruktion og enhedernes indbyrdes påvirkning af luftstrømmen.

Opfyldelse af mål for ren energi

Udbygningen af vind- og solenergi er vigtig i scenarier for nettoudledninger på nul i 2050.

Traditionelle vindmøller har fået højere tårne og større rotordiametre. Samtidig skal den årlige udbygning øges betydeligt for at nå niveauerne i nettonulscenarierne.

I den IEA-vurdering, som 2023-artiklen gengav, blev der angivet cirka 7.400 TWh vindkraftproduktion i 2030 og omkring 17 procents årlig produktionsvækst. Den årlige kapacitetsudbygning skulle stige fra cirka 75 GW i 2022 til 350 GW i 2030. Det var scenariebehov, ikke opnåede resultater eller en prognose med sikkert udfald.

Kina stod ifølge artiklens oplysninger for omtrent halvdelen af den globale udbygning af vindkraftkapacitet i 2022. Der blev også udbygget i andre lande.

Artiklen henviste desuden til Det Internationale Energiagentur (IEA) og dets vurdering af behovet for hurtigere vækst i fremstillingen af vindkraftudstyr. Innovationerne fokuserede blandt andet på højere produktivitet og lavere omkostninger.

Bygningsintegreret vindkraft kan supplere større møller, hvor pladsen er begrænset, og vindressourcen er tilstrækkelig. Tagenes bæreevne, lokale vindforhold og vedligeholdelse skal indgå i vurderingen.

Artiklen angav, at investeringerne i vindkraft voksede med 20 procent i 2022 efter en opbremsning i 2021. Branchen indgik også i større samarbejder om vedvarende energi med privat finansiering.

Forskningsstøtte og investeringer i Aeromine og Vortex muliggør fortsat udvikling. Forsøg, kalibrering og dokumenteret økonomi afgør, i hvilket omfang løsningerne kan bidrage til udbredelsen af vedvarende energi.

Se vores liste over lovende aktier inden for vedvarende energi.