Dette indlæg er alene udtryk for skribentens egen holdning.

DTU Vindenergi: Grænserne for vindindustriens vækst ligger i den hastighed, energisystemet kan transformeres uden at gå i sort

Vindmøller
Illustration: Casanowe/Bigstock. Se større version
Vi står overfor et paradigmeskifte, hvor vindenergi kommer til at spille en signifikant rolle i fremtidens bæredygtige energisystem, og hvor udvikling vil blive endnu mere dramatisk, end vi hidtil har set. I dette indlæg giver en række forskere fra DTU Vindenergi et indblik i den udvikling, branchen i de kommende år ser ind i.
Vidensindlæg11. januar kl. 05:30

Verdens største havvindmølle blev kort tid før jul sat i drift på Testcenter Østerild. Det er en Siemens Gamesa: 14 megawatt (MW), rotordiameter på 222 meter, 271 meter høj og med 108 meter lange vinger, der kan producere strøm til 18.000 husstande om året. Snart følger Vestas med en tilsvarende himmelstormer på 15 MW. I Rotterdam snurrer allerede GEs 14 MW Haliade-X mølle med en højde på 260 meter, rotordiameter på 220 meter og vinger på 107 meter. Og kinesiske MingYang har meddelt, at de er klar med en pilotmølle på 16 MW i 2023.

Moderne vindenergi demonstrerer en imponerende udvikling i omkostningsreduktion, skala, kapacitet og udbredelse, som er drevet af en intelligent kombination af teknologi- og markedsudvikling. Men vi står overfor et paradigmeskifte, hvor vindenergi kommer til at spille en signifikant rolle i fremtidens bæredygtige energisystem. Den fremtidige udvikling vil blive endnu mere dramatisk og vil afhænge af ambitiøse forskningsinvesteringer samt forpligtende samarbejder i den fortsatte udvikling af vindenergiteknologier og -systemer. I DTU International Energy Report 2021 giver forskere fra DTU Vindenergi perspektiver på, hvordan en fokuseret udvikling af vindenergi kan accelerere den grønne omstilling.

På verdensplan udgør vindenergi i dag ca. 6 procent af elforbruget eller 737 GW, men ifølge det Internationale Energi Agentur bør målet snarere være 35 procent eller 8.265 gigawatt (GW) i 2050, hvis vi skal begrænse temperaturstigningen på 1,5 grader. Det svarer til årlige installationer på 340 GW frem mod 2050. Der er selvfølgelig forskel på scenarier afhængigt af politik, geografi og teknologimix. I scenarier med en stor grad af elektrificering udgør vindenergi og andre vedvarende energikilder rygraden i den grønne omstilling, hvilket også omfatter den indirekte elektrificering, dvs. konvertering af strøm til brint og lignende brændsler til brug i bl.a. tung transport, skibsfart og flytransport samt særligt energikrævende industri. 

Europa er klart i førertrøjen indenfor vindenergi, der i dag udgør 12 procent af elforbruget eller 180 GW. EU Kommissionens fit-for-55 lovinitiativ sætter et 2030-mål om 55 procent CO2 reduktion, 40 procent vedvarende energi og 450 GW vindenergi, som forventes at stige til 1.300 GW eller halvdelen af elforbruget i 2050. 

Danmark har for længst passeret 50 procent vindenergi. I dag udgør vindenergi 56 procent af vores elforbrug og målet er 100 procnet i 2030 og uafhængighed af fossile brændsler i 2050. Der er flere veje til disse mål, men Energistyrelsens vindenergiscenarie forudsætter en udbygning svarende til en 400 MW havvindmøllepark om året i perioden 2020-2050. Eller hvad der svarer til de to planlagte energi-øer: den store i Nordsøen på 3 GW og mulighed for yderligere 7 GW og den mindre på 2 GW på Bornholm. Begge vil være koblet til det fælles europæiske elmarked og industrielle elektrolyseværk.

Lavere LCoE er afgørende

Altafgørende for udviklingen er dog energiprisen målt som levelized cost of energy - LCoE (en metode til opgørelse af de gennemsnitlige omkostninger per kWh produceret strøm på forskellige energiproducerende teknologier over anlæggets levetid, red.). Den har gennemgået en imponerende nedadrettet kurve, så den for landvinds vedkommende er konkurrencedygtig med konventionelle energiformer og for havvinds vedkommende er godt på vej. For Thor havmøllepark er investorer endog villige til at betale staten flere milliarder kroner for at få lov til at opføre havvind.

Internationale eksperter forventer, at LCoE vil fortsætte med at falde frem mod 2050, 42 procent for landvind, 44 procent for havvind og helt op til 80 procent for flydende havvind. Omkostningsreduktioner forventes for landvinds vedkommende at være koblet til hurtigere godkendelser, større vindmøller og repowering på de mest gunstige steder. For havvind forventes stordriftsfordele, større vindmøller og effektiv drift og vedligeholdelse at få prisen ned. 

Internationalt ledende viden-miljøer har udviklet forskningsstrategier for vindenergi, der sigter mod en global udbygning af vindenergi på ~50 procent. Prioriteter omfatter bl.a. en bedre forståelse af vindressourcer – i højden, ude på havet og i komplekst terræn – og den deraf afledte udvikling og optimering af nye, bæredygtige materialer, komponenter, strukturer og systemer udsat for ekstreme belastninger. Udvikling af nye test og valideringsmetoder skal bane vejen for bedre, mere sikre og større vindmøller (20+MW).

Et 100 procent vedvarende elsystem stiller også krav til effektiv system-integration, et konverter-baseret net, hybride energisystemer, lagring og konvertering samt et markedsdesign, der også udvikler den samfundsmæssige værdi af vindenergi. Og endelig skal der forskes i bæredygtighed, circulær økonomi og den sociale accept af vindenergi, hvis vindenergi skal spille en central rolle i fremtidens energisystem.

Grænsen for vækst ligger i transformationshastigheden og -kvaliteten

DTU Vindenergi spiller en ledende rolle i disse internationale miljøer og er med til at sætte dagsorden for fremtidens vindenergi. Det viser en bibliometrisk netværksanalyse. Kina er måske overraskende førende i antal publikationer, efterfulgt af USA og med Danmark på en sjette plads (figur 1).

Figur 1
Figur 1. Vindenergi – top lande målt på publikationer, 2010-2020 Illustration: DTU Vindenergi. Se større version

Men hvad angår kvaliteten målt som gennemsnitlig antal citationer per publikation er Danmark i top sammen med USA og UK. Det samme fænomen ses i institutionelle rang-lister (figur 2). Kvantitativt er DTU nummer tre efter to kinesiske universiteter, og AAU er nummer fem på listen. Kvalitativt er DTU nummer et efterfulgt af to kinesiske universiteter og med AAU som nummer fire.

Figur 2
Figur 2. Top 25 Organisationer baseret på 1 års data – marts 2020, marts 2021 Illustration: DTU Vindenergi. Se større version

Netværksanalysen viser også, at DTU har et særdeles velintegrereret eco-system, som omfatter et tæt samarbejde med private virksomheder og akademiske og statslige organisationer. Industrien toppes af Ørsted, Vestas, norske SINTEF, DHI og Siemens. Blandt akademiske institutioner, med hvem DTU samarbejder, er AAU, Delft University, NTNU og Tsinghua University, mens amerikanske NREL, britiske NAREC, DMI og Energinet topper under øvrige statslige organisationer. 

DTUs vindenergiforskning er kendetegnet ved fire markante områder – meteorologi, energisystemer, vindmølle teknologi og materialer. Som figur 3 viser har de tre første stærke, indbyrdes relationer og delvise overlap, mens materialer primært har relationer til vindmølle design. Forskningen beskrives i detaljer i DTU International Energy Report 2021.

Figur 3
Figur 3. Netværk af forskningsområder Illustration: DTU Vindenergi. Se større version

Grænserne for vækst ligger altså ikke i forskningskapaciteten. Vindmøllerne vil blive større, bedre og mere bæredygtige. Grænserne ligger snarere i den hastighed, hvormed energisystemet skal transformeres uden at gå i sort, og i kvaliteten af den samfundsmæssige kontrakt, der skal bære transformationen igennem.

Har du lyst til at skrive et synspunkt til et af Ingeniørens PRO-Medier? Send dit udkast til redaktionen på pro-sekretariat@ing.dk.

Ingen kommentarer endnu.  Start debatten
Debatten
Log ind for at deltage i den videnskabelige debat.