Morgunblaðið - 25.05.1984, Blaðsíða 24

24
MORGUNBLAÐIÐ, FÖSTUDAGUR 25. MAÍ 1984
Vindmyllan í
Grímsey
— eftir Örn Helgason
Inngangur
Um átján mánaða skeið hafa
staðið yfir tilraunir í Grímsey
með beislun vindorku til húshit-
unar. í tilraunamyllu er reynt að
nýta vindorku beint til hitunar
vatns með núningi í svonefndri
vatnsbremsu. Myllukerfið er tengt
tveimur húsum syðst á eyjunni og
ætlunin er að hita þau með þessari
aðferð og nota olíukyndingu sem
varaafl. Þessi áðferð er í mörgum
mikilægum atriðum frábrugðin
hefðbundnum rafmagnsmyllum.
Tilraunir með vatnsbremsu hafa
verið gerðar erlendis og hefur ver-
ið stuðst við þær, svo langt sem
þær ná. Hins vegar er ekki vitað
til að reynt hafi verið að stjórna
afli myllu með vatnsbremsu með
breytilegri hemlun, sem er aðal-
inntakið í tilrauninni í Grímsey.
Að mínu mati opnar þessi aðferð
leiðir til nýtingar vindorku við
hærri vindhraða en annars staðar
hefur verið gert. Tel ég að þetta
geti skipt sköpum við það veðurfar
sem ríkir hér víða. Þá vil ég nefna
að allt stjórnkerfi í mastrinu, þar
sem veðuráraun er mest, er miklu
einfaldari í þessu kerfi og myllu-
smíðin öll verður viðráðanlegri ís-
lenskum iðnaði.
í tilrauninni hafa komið upp
margskonar erfiðleikar. Gildir það
bæði um þá þætti, sem taldir voru
vel kannaðir annars staðar, og
nýjungar, sem bryddað var upp á
hér. I kjölfar þessara tilrauna
hafa orðið nokkrar umræður um
gang verksins, hvernig staðið hef-
ur verið að málum og hvort ekki
megi einfaldlega fá þetta allt er-
lendis frá. Ég tel því rétt að gera
nokkra grein fyrir þessu verki,
jafnframt því sem ég hef tekið
saman stutt yfirlit um tilraunir og
verð á nokkrum erlendum raf-
magnsmyllum.
Erlendar myllur til
rafmagnsframleiðslu
Nýting vindorku á að baki langa
sögu, sem ekki verður rakin hér.
Hins vegar er ekki nema einn ára-
tugur liðinn síðan raunverulegar
tæknirannsóknir komu hér inn í
myndina.
Danskar skýrslur um bilana-
tíðni í nýjum myllum sýna vel, hve
miklar framfarir hafa orðið á síð-
ustu fjórum árum. 1980 voru um
50% líkur á alvarlegum bilunum
og örðugleikum í hverri nýrri
myllu, en þessi tala var komin
niður í um 5—10% á síðasta ári í
þeim gerðum sem best hafa
reynst. Danir framleiða um 300
myllur á ári um þessar mundir og
eru sjö til átta fyrirtæki stærst í
þessari grein. Þeir virðast hafa
nokkuð forskot fram yfir aðrar
þjóðir um þessar mundir og eru
einu útflytjendur til Bandaríkj-
anna, sem nokkuð kveður að. Þær
myllur sem náð hafa bestum ár-
angri eru millistórar myllur, með
„Það er því of snemmt
að ræða hvort og hvar
nýting vindorku með
þessar aðferð verði hag-
kvæm. Sennilega má
með núverandi gögnum
fá sæmilega mynd af
stofnkostnaði myllu
sem þessarar, en
keyrslu um lengri tíma
þarf til að fá áreiðan-
lega mynd af rekstrar-
kostnaði og þar með
raunverulegt orkuverð.“
15—18 metra þvermál á spaða og
um 20 metra háan turn. Hámarks-
aflið er 30—55 kw og eru þær
tengdar beint við rafnetið. Snún-
ingshraðinn vex með auknum
vindstyrk í um 12—13 m/s (tæp
sex vindstig) en þá er fullu afli
náð og síðan breytist hann ekki og
rafnetið er látið halda við í stað
þess að breyta skurði blaða. Þessi
aðferð hefur stórbætt rekstrarör-
yggið, en krefst þess að aflrafnetið
sem stýrir myllunni sé a.m.k. 10
sinnum stærra en hámarksafl
myllunnar. Þessi stýring kemur því
ekki til greina hér á landi, nema í
beinum tengslum við aðalrafkerfí
landsins. Verð orku frá slíkum
myllum í Danmörku er enn sem
komið rúmlega tvisvar sinnum
hærra en verð á orku frá olíuraf-
orkuverum. Hins vegar leiða ýms-
ar ívilnanir, í sköttum og á lána-
markaðnum, til að þetta getur
verið hagstætt fyrir kaupandann.
Að baki liggja pólitískar ákvarð-
anir t.d. um eflingu iðnaðar, bar-
átta gegn atvinnuleysi, öryggi í
orkumálum og samkeppnisaðstaða
á erlendum mörkuðum.
í Bandaríkjunum hafa einnig
verið gerðar víðtækar tilraunir
með netstýrðar myllur. Kaliforn-
íumenn eru hér langstærstir í
sniðum, t.d. eru Suður-Kaliforn-
ísku rafveiturnar með 400 Fayette
myllur í Altamont-skarði. Þessar
myllur eru um 50—70 kw, en ein-
faldar í sniðum vegna stöðugrar
vindstefnu. Fyrsta árið, 1981, voru
að jafnaði um 120 myllur í lama-
sessi, en með stöðugum endurbót-
um og framförum var þessi tala í
fyrra komin niður í um 40. Spaða-
og gíraskemmdir eru algengustu
vandræðin. Framleiðsluverð á
kwst er þar um 10 cent eða 3 kr, en
þar eins og í Danmörku hlaupa
skattaívilnanir undir bagga. Með
stofnkostnaði er kwst. metin á 17
cent (5 kr.), en mjög erfitt er að
meta forsendur þessa verðs, m.a.
vegna lítillar reynslu um raun-
verulegan rekstrarkostnað.
Til eru einnig myllur sem fram-
leiða gæðarafmagn, þ.e. rafmagn
með stöðugri tíðni og spennu, án
þess að tengjast rafnetinu. Þessar
myllur eru með flókin stjórnbúnað
á skurði spaða og eru þær enn sem
komið er bæði öllu dýrari og hafa
mun lakara gangöryggi. Þær myll-
ur af þessu tagi sem eitthvað
kveður að eru flestar reknar sem
tilraunamyllur af opinberum aðil-
um. Þá má nefna að í gangi er
norrænt samvinnuverkefni, þar
sem dísilstöð kemur inn sem
bakstýring, en þetta er enn á til-
raunastigi. (
Þá komum við að myllum sem
framleiða rafmagn einungis til
hitunar. Slíkar myllur eru í raun
öllu einfaldari, en þó verður ekki
komist hjá stjórnun á snúnings-
hraða, þar sem vindafl vex hraðar
með vindhraðanum en afl rafals-
ins vex með snúningshraða. Er-
lendis er þetta leyst t.d. með að
skjóta inn aukaálagi og láta nægja
að fylgja fullum afköstum í 12—16
m/s (6 til 7 vindstig), enda gefur
vindfar ekki tilefni til annars víð-
ast hvar. Af því sem hér hefur
komið fram held ég að ljóst megi
vera að nýting vindorku er enn á
tilraunastigi erlendis, þó mikið
hafi miðað síðustu fjögur árin.
Erlendar myllur
á Islandi
En hvernig henta þessar myllur
við veðurfar á þeim stöðum hér á
landi þar sem nýting vindorku er
áhugaverð? Til að svara þessari
spurningu langar mig að sýna
myndir til skýringa. Á mynd 1 er
ársorka vinds flokkuð eftir vind-
stigum á tveimur stöðum, annars
vegar í Reykjavík og hins vegar í
Grímsey. Af myndinni má vel
ráða hve aðstæður geta verið mis-
munandi. Næst skulum við líta á
mynd 2. Þar er sýnt hvernig vind-
afl breytist með vindhraða. Heila
línan sýnir að vindafl vex mjög
hratt með auknum vindstyrk. T.d.
er aflið við 20 m/sek vindhraða
(um 8 stig) átta sinnum meira en
við 10 m/sek (5 vindstig). Á mynd-
inni er einnig sýnt hvernig hefð-
bundin rafmagnsmylla vinnur og
er þá gert ráð fyrir að hún sé kom-
in í hámarksafköst við 13—15
m/sek. Þetta er lárétti ferillinn á
mynd 2. í Reykjavík, á Akureyri
og víðast erlendis skilar þetta sér
ágætlega, en hvað með Grímsey?
Hér er vindafar allt annað og á
mynd 3 er sýnt hvernig slík mylla
nýtir vindinn þar. Dökku súlurnar
sýna framleiðslu á hefðbundinn
hátt, en þær ljósu eru hvað mætti
fá með hönnun, sem næði valdi á
hærri vindhraða. Hér er eftir svo
miklu að slægjast, að spurningin
vaknaði hvort ekki væri rétt að
leita nýrra leiða. Ef þetta tækist,
þyrfti mylla, sem tæki inn fullt afl
í um átta vindstigum, aðeins að
hafa þvermál spaða 8—9 metra, til
að ná svipaðri ársorku og mylla
með 15 metra spaða, sem fer í fast
afl við 6—7 vindstig. Þetta er
mjög mikilvægt atriði, ekki síst ef
við vjljum huga að hvort innlend
myllusmíði kemur til greina.
Það voru hugleiðingar sem þess-
ar sem ollu því að spurt var hvort
aðrar leiðir en raforkuframleiðsla
komi til greina? Bæði í Danmörku
og Bandaríkjunum voru gerðar
ýmsar tilraunir með vatnsbremsu
fyrir um 6—8 árum síðan. Þessar
tilraunir sýndu ýmsa ákjósanlega
eiginleika, t.d. fylgir afl brems-
unnar vindaflinu eftir við alla
vindhraða og fræðilega þarf því
aðeins að stilla kerfið af einu
sinni. (Svo fremi að unnt sé að
taka við allri orkunni og myllan
þoli áraunina). í öðru lagi reyndist
nýtnin hærri en við raforkufram-
leiðslu. Munurinn á þessum tveim-
ur aðferðum er lítill þar sem
vindafar er svipað og menn hafa
t.d. á Akureyri, en öðru máli gildir
um Grímsey og eiga súlurnar á
mynd 3 einmitt að sýna þennan
mun. Einnig má segja að þessi
mynd sýni, hvernig hefðbundin
mylla, án aðlögunar að aðstæðum
nýtir vindorkuna, borið saman við
þær hugmyndir sem við gerðum
okkur. Ljóst er að um verulegan
ávinning er að ræða ef þetta tekst.
En hvað um kostnaðinn? Þá má
einnig spyrja hvort við getum
flutt inn erlenda myllu án þess að
aðlaga hana aðstæðum hér og ef
ekki hver yrði kostnaðurinn við
aðlögunina?
Verð á rafmagnsmyllum
Erfitt er að gefa tæmandi upp-
lýsingar um verð á erlendum myll-
um, með tilliti til samanburðar á
hugsanlegum kostnaði við inn-
lenda myllusmíði. Mér vitanlega
hefur ekki verið leitað ákveðinna
tilboða. Ég vil þó nefna fjögur
dæmi um verð erlendis, án þess að
leggja dóm á gæði og valið ákvarð-
ast af því, að allir þessir aðilar
hafa verulega sölu og reynslu.
Þrjú þau fyrstu eru dönsk og tekin
í norrænum verðlista (3), en Cat-
ermyllan er bandarísk.
Allar þessar myllur eru stærrí
hvað spaðaþvermál snertir en
myllan í Grímsey, en sambæri-
legar í hámarksafli. Þá má nefna
að skýrslur (3) sýna að verðið á
orkueiningu er allt að tvisvar
sinnum hærra í litlum myllum
(minna en 10 kw), en meðalstór-
um. Verðið er í öllum tilvikum við
verksmiðjudyr, án flutnings og
uppsetningar. Þá er smíði á undir-
stöðu og lagnir frá myllu ekki
innifalið. Um ábyrgð og varahluti
gilda mismunandi reglur.
Ekkert liggur fyrir um aðlögun-
arkostnað, en smá dæmi frá
reynslu okkar með Grímseyjar-
mylluna mætti nefna. Eins og
myllur almennt eru hannaðar er
snúningshraði spaða, sem eru um
7 metrar að þvermáli oftast um
100 til 180 snúningar á mínútu.
Nordtank NT 30/7,5 11
Bonus 55/11 15
Kuriant KE/4 EH 11
Carter M25 10
30 kw við 14 m/s
55 kw við 15 m/s
18 kw við 12 m/s
30 kw við 14 m/s
220 þús. D.kr
372 þús. D.kr.
137 þús. D.kr.
25 þús. $
„BrúttóafT vindvarmaveitu með vatnsbrem.su getur fylgt þriðja veldisferlin-
um á stóru hraðabili. Punktalínan sýnir til samanburðar afl vindrafstöðvar.
Munurinn á þessum tveimur aðferðum er orðinn verulegur, þegar komið er í
7—8 vindstig.
Súlurit, sem sýnir ársvindorku á fermetra samkvæmt tíðni einstakra vind-
stiga í Reykjavík og Grímsey. Reiknað samkvæmt gögnum á mynd 1 og gert
ráð fyrir 40%nýtni.