Vindmøller stjæler fra hinanden

I en videnskabelig artikel har tre forskere kigget nærmere på betydningen af at samle havvindmøller i parker. Normalt vil regeringen definere et areal, som investoren kan bruge, og dertil den samlede kapacitet af møllerne, som ønskes. Hvis energiministeren f.eks. ønsker 1 GW (1000 MW) kapacitet og afsætter et område på 100 kvadratkilometer, så vil tætheden af møllerne kunne udtrykkes som 10 MW/km².

Pladsen, både kystnært i Nordsøen og i Østersøen er begrænset, og det er selvfølgeligt af interesse at vide noget om, hvor tæt på hinanden man kan opstille sine møller.

Artiklen slår fast, at møllerne i høj grad skygger for hinanden. Vinden, der suser gennem området skal hele tiden forstærkes fra højere liggende luftlag, og den cirkulation vides at blive bremset af vindmøllerne.

Forskerne har nu opstillet en teoretisk model for, hvad man kan forvente. Man skal beregne en såkaldt vindfaktor, der beskriver, hvor meget det faktiske udbytte af møllerne vil afvige fra det teoretiske maksimum. Man dividerer sidstnævnte med førstnævnte og får derved et tal mellem 1,0 og 2,0. Jo højere tal, desto dårligere udbytte. Vindfaktoren vil være en funktion af, hvor tæt møllerne sættes op, typen af møller osv. Når de tal er kendt, vil modellen udregne vindfaktoren.

Herefter kan vi kigge på kapacitetsfaktoren, der jo er udtryk for, hvor meget en mølle henover året producerer i forhold til den mængde, der ville komme fra kraftig blæst i hver eneste time af året. F.eks. kunne en 1 MW mølle producere 8760 MWh på et år, hvis det blæste hele tiden. Hvis den så kun reelt leverede 4380 MWh, vil kapacitetsfaktoren være 50%.

Det siger sig selv, at man er interesseret i størst mulig kapacitetsfaktor, fordi hvis man har to ens havvindparker, og den ene ligger på 30% og den anden på 45%, så vil sidstnævnte uden yderligere udgifter tjene 1½ gang mere hjem.

Men så kommer trængslen i vindmølleparkerne ind i billedet. Figur 1 viser dels det teoretiske maksimum for kapacitetsfaktoren som funktion af vindfaktoren, dels en mere realistisk kurve baseret på 90% effektivitet. Man ser, hvordan kapacitetsfaktoren falder med en stigende vindfaktor. Fra en vindfaktor på 1,3 til én på 1,8 falder udbyttet fra møllerne til det halve.

På fig. 1 er indtegnet data fra møllerne i en række havvindparker i en stribe lande. I alt indgår 72 parker i undersøgelsen. Her er vist de målte kapacitetsfaktorer som funktion af vindfaktorerne og man ser, at data samler sig fint omkring modellens 90%.

Fig 2 viser den samme kurve, men her er med cirkler med nationalflag indtegnet de på forhånd forventede kapacitetsfaktorer på nye projekter. Flere lande har åbenlyst groft overvurderet udsigterne, mest grelt er det i Holland, hvor man regner med over 50% udbytte, men i realiteten kun kan forvente omkring 37, hvilket er, hvad de eksisterende vindmøller præsterer. Også i USA har man været for optimistiske, mens Tyskland mærkeligt nok har to projekter, hvor man har forventet mindre, end hvad teorien forudser.  

Det siger sig selv, at en dårligere kapacitetsfaktor vil have indflydelse på omkostningen ved den producerede elektricitet. På fig. 3 er den vist som en simpel LCOE (”udjævnet omkostning ved energien”), og her ser man, hvordan LCOE ligger på mellem 80 og 120 Euro pr. MWh, svarende til 60-90 øre pr. kWh. De nye havvindprojekter fra fig. 2 er indtegnet her, og det fremgår, hvordan der i flere tilfælde er tale om betydelige fejlskud mht. den forventede pris på strømmen.

Endelig viser fig. 4 noget om indflydelsen af møllestørrelsen, hvor man altid siger, at større og dermed højere møller vil være mere effektive end de nuværende. Det er også, hvad forskerne her forventer, men effekten ved at gå helt op til en 30 MW mølle er forholdsvis beskeden, og den skal sammenlignes med de teknologiske vanskeligheder, man kan forvente fra så store møller.

Resultaterne her er interessante, fordi de store planer for den vedvarende energi ofte regner med teknologiske fremskridt, der vil sikre højere og højere kapacitetsfaktorer som årene går. Når det så i praksis viser sig ikke at holde stik, står man tilbage med en lavere produktion og højere omkostninger, som i værste fald kan underminere de ambitiøse klimamål. Holland er tydeligvis i vanskeligheder med det her nævnte projekt, der reelt truer deres 2040-mål.

At det forholder sig som nævnt her, er delvist erkendt i branchen, hvor f.eks. Tyskland har haft svært ved at få nogen til at byde på havvindprojekter, simpelthen fordi der er for lidt plads til rådighed, og møllerne derfor kommer til at stå for tæt.

I Danmarks tales der om begrebet overplanting, hvor man inden for det definerede område kan opstille ekstra møller, uden at tilslutningen til land bliver gjort større. En 1 GW havvind-park kunne således bestykkes med 1,15 GW møller, man stadigvæk kun levere maks. 1 GW. Fidusen skulle være, at i perioder med ringere vind vil parken kunne levere mere strøm. Men hvis overplantingen generelt medfører et fald i vindfaktoren og dermed i udbyttet pr. mølle, kan det vise sig at være en temmelig ufordelagtig idé.