Omfattende målinger fra fem ulike steder i Nordsjøen viser at det er mulig å få jevn og pålitelig energiproduksjon fra havvind selv om vindhastigheten varierer kraftig over tid.

Løsningen er å koble sammen vindturbiner i ulike områder med kabel, ifølge en studie.

– Jeg har studert faktiske observasjoner av vindhastigheten ved olje- og gassfeltene Ekofisk, Sleipner, Gullfaks, Draugen og Norne. Jeg har data for hver eneste time for perioden 2000-2016, så det er snakk om et omfattende materiale, sier Ida Marie Solbrekke, stipendiat ved Geofysisk institutt og Bergen Offshore Wind Centre, Universitetet i Bergen.

Solbrekke har regnet vindhastighet om til vindressurser etter samme mål som brukes i Hywind Scotland, verdens første flytende vindpark som i dag leverer strøm til 20 000 skotske hjem.

Der begynner turbinene å produsere kraft ved lett bris, når det blåser fire meter per sekund. Produksjonen må avbrytes ved full storm, i vindstyrke på over 25 meter i sekundet.

– Det gjennomsnittlige vindpotensialet er godt nok alle fem stedene i Nordsjøen, men hver for seg er de enkelte vindressursene alt for ustabile. Derfor har jeg studert hvor godt de utfyller hverandre, både gjennom døgnet og i løpet av året.

– Konklusjonen er at hvis vindkraft fra to eller flere steder kobles sammen, oppnår vi jevnere produksjon og lavere risiko for perioder med ingen produksjon. Når det er for lite vind et sted, er sjansen svært stor for at det blåser nok et annet sted, forklarer stipendiaten.

Analysene til Solbrekke viser at vindressursene ved Ekofisk og Norne utfyller hverandre best.

– De ligger omtrent 1200 kilometer fra hverandre, så det er neppe særlig realistisk å koble dem sammen. Det er da heller ikke poenget med forskningen. Poenget er å vise at det går an å utnytte været og fange vinden flere steder for å oppnå stabil energiproduksjon, sier hun.

Historiske vindmønstre for Nordsjøen

Solbrekke brukte lett tilgjengelige data fra Ekofisk og de fire andre feltene, informasjon som er bygd på konkrete observasjoner av vindhastigheter over år.

Dermed var det mulig å sjekke om «sammenkoblings-teorien» var verdt å gå videre med.

– Nå skal vi gå grundigere til verks og lete aktivt etter de plassene som har de beste og mest utfyllende vindressursene og som dessuten er i overkommelig avstand fra hverandre, sier Solbrekke.

For å kartlegge hvor og hvordan vinden har blåst langt tilbake i tid, må hun grave dypt i målinger fra mange meteorologer.

– Det finnes observasjoner av vindhastighet fra noen steder i Norskehavet og Nordsjøen. Vi bruker pålitelige modeller som fyller ut hullene i tid og rom basert på disse observasjonene. Avstanden mellom punktene i modellen er på tre kilometer, så her har vi alle muligheter til å få god oversikt over historiske vindmønstre, sier Solbrekke.

Størst produksjon eller lavest risiko for stans?

Kraftprodusentene ønsker energikilder som kan gi jevn produksjon. De ønsker selvsagt færrest mulig perioder helt uten produksjon.

– Det gjelder også hvis det finnes alternativer – for eksempel dieselaggregat – som slår inn hvis vindturbinene skulle gå helt i stå. Hvis den alternative kilden går hyppig inn og ut av produksjon, blir det fort kostbart, og både vedlikeholdsbehovet og slitasjen på utstyret øker, sier Solbrekke.

Derfor har hun også sett på risikoen for full driftsstans i et tenkt system som kobler sammen vindturbinene fra Ekofisk i sør til Norne i nord.

– Dersom alle fem feltene kobles sammen – og jeg understreker igjen at det er helt urealistisk – blir risikoen for ingen produksjon tilnærmet lik null. Da vil vi alltid ha et sted med vind mellom lett bris og full storm, sier hun.

Avveiningen mellom høy grunnproduksjon og lav risiko for full stans, blir ifølge stipendiaten et nøkkelspørsmål for fremtidige produsenter av havvind.

I forskningen som så langt er gjennomført, har Solbrekke også sett på hvilke værtyper som oftest ville gitt produksjonsstans dersom det faktisk var vindturbiner i drift på Gullfaks og de andre feltene.

– Det er to hovedtilfeller. Enten fint vær med stabilt høytrykk og vindstille eller hissig lavtrykk med vind over 25 meter per sekund. Det første skjer primært om sommeren og det andre stort sett vinter og høst. Jeg er ikke i tvil om hvilken periode jeg ville brukt for planlagt vedlikehold av turbinene, sier Ida Marie Solbrekke.

Referanser:

Ida Marie Solbrekke: Wind power potential and benefits of interconnected wind farms on the Norwegian Continental Shelf. Presentasjon på konferanse i Trondheim for havvind, ERA DeepWind 2019

Hans-Kristian Ringkjøb, Peter M.Haugan og Ida Marie Solbrekke: A review of modelling tools for energy and electricity systems with large shares of variable renewables. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018
DOI: 10.1016/j.rser.2018.08.002

Ida Marie Solbrekke: Electrification of the Norwegian Shelf with Wind Energy. Presentasjon i 2017 av funn fra arbeid med doktorgrad på Energilaboratoriet, Universitetet i Bergen, et forum for utveksling av informasjon om forskingsresultat og aktiviteter relatert til fornybar energi og energiomstilling.

Artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Bergen

Universitetet i Bergen er én av 77 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Fikk du med deg disse artiklene fra Universitetet i Bergen?

Antarktis bak brå havstigning i forrige mellomistid

Norske pellets erstatter forurensende kull i store kraftverk

Forskerportrett: Ei kule varmt for klimaet