Forskerne jakter nye løsninger for norsk havvind

– Vi vet en hel del om vindmøller på land, en del om bunnfaste vindturbiner til sjøs, men mye mindre om flytende havturbiner, sier Geir Grasmo, professor ved Universitetet i Agder (UiA). 

Grasmo leder UiAs teknologiske forskningsgruppe på havvind og Senter for forskningsdrevet innovasjon i offshore mekatronikk. 

– Vi mangler gode svar på hvordan vi utnytter havvind best mulig, og hvordan vi kan prosjektere, installere, drifte, vedlikeholde og styre felt til havs med barske forhold, sier Grasmo.

– En vindpark i norske farvann skal på best mulig måte være bærekraftige for å ha lang levetid i et værhardt og krevende område, sier UiA-professor Geir Grasmo.

Kombinerer flere fagfelt

Typisk for forskere som driver med mekatronikk er at de kombinerer flere fagområder, blant annet mekanikk og elektronikk, datateknikk, IKT og kunstig intelligens. 

Ved å kombinere flere fag, kan de utvikle avanserte systemer. Systemene overvåker og styrer. De kan styre roboter, droner og fjernstyrte kraner og farkoster som går under vann. Forskerne kan også utvikle systemer som fra land overvåker og styrer driften av vindmøller til havs.

Erfaring fra leverandørindustrien

UiA-forskerne har lang erfaring med å utvikle offshore-kraner, mekaniske løsninger og styringssystemer til bruk på skip og oljeplattformer i Nordsjøen. Kompetansen er opparbeidet gjennom flere tiårs samarbeid med Node-klyngen og den internasjonale leverandørindustrien i Agder. 

– Kompetansen og erfaringen derfra gir oss et fortrinn når vi nå skal bidra til å utvikle industrien innen norsk havvind på ulike felter, sier Grasmo. 

Umoden teknologi

Industrien og forskerne er enige om at havvind er en nokså umoden teknologi i Norge. 

– Vindmøller utviklet for plassering på land ble plassert til havs i den spede starten på havvind-industrien. Vindmøllene står på sokler, og soklene er montert fast på havbunnen. Slike vindmøller står for eksempel på grunnene utenfor Kastrup, sier Grasmo. 

Ifølge Grasmo er det fortsatt utfordringer knyttet til å effektivisere installasjon og drift av bunnfaste anlegg, spesielt for våre krevende havområder.  

– Vi trenger mye ny forskning på flytende anlegg som skal benyttes på felter med vanndybder over 50-60 meter, sier han.  

Norge vil bli ledende

Industrien i Norge ser nå både på utviklingen av verdikjedene for bunnfaste anlegg som vil dominere i norsk sektor, og på flytende havvind som vi har spesielle forutsetninger for å mestre. Det samme gjør forskerne.  

Ifølge regjeringen skal Norge bli en ledende nasjon innen havvind. Målet er å tildele områder som kan gi kraft nok til 30 GW innen 2040, det utgjør om lag 75 prosent av kapasiteten i det norske kraftsystemet i dag. 

Men flytende havvind er fremdeles i sin spede begynnelse her til lands. 

Så sent som i november 2022 åpnet det første havvindfeltet i Nordsjøen. Da startet Equinors vindpark Hywind Tampen å produsere energi. Vindparken består av 11 vindturbiner montert på flytende plattformer. Plattformene kalles flytere, og disse er forankret mot havbunnen. 

Optimalisere energiproduksjonen

– Poenget med vindmøller er at de skal produsere energi. Vi forsker på hvordan de kan produsere så mye elektrisk kraft som mulig, hver for seg og samlet i vindparker til havs, sier Grasmo.  

Svarene på hva som er den optimale vindturbin og vindpark kjenner ingen. Men det er nettopp denne optimaliseringen forskerne studerer. 

Her er noen av problemstillingene ingeniørene ved UiA forsker på: 

• hvordan bygge opp industri og infrastruktur mellom land og vindmølleparker offshore 
• hvilke materialer er mest tjenlige og bærekraftig i vindmøller, flytere og anleggene for elektrisk produksjon og transport
• hvordan optimalisere energiproduksjonen i generatoren og vindparken
• hvordan tilpasse oppbyggingen av elektriske enheter som kraftomformere til robust bruk offshore 
• hvordan automatisere, styre og overvåke vindparker til havs
• hvordan måle vindforhold og optimalisere kraftproduksjon ved riktig plassering av flytere og vindmøller 
• hvordan koble sammen havvind med annen offshore-produksjon, f.eks. produksjon av hydrogen og ammoniakk
• hvordan utvikle og utnytte digitale løsninger, kunstig intelligens og IKT for å styre vindparkene
• hvordan utvikle digitale løsninger for å styre og overvåke hver turbin og hele vindmøllefelt samtidig som kraften fra feltene kobles sammen med kraftnettverkene og kraftproduksjonen på land  

Finne riktige vindforhold

Et typisk spørsmål forskerne prøver å finne svar på er hvor mange turbiner det kan stå på en flyter, og hvor tett flyterne kan plasseres i nærheten av hverandre i et felt med minimale forstyrrelser. 

– Målet er å minimalisere vindskygge for alle vindmøller, også når de står på flytere, sier Grasmo. 

Løsningen kan som på land være forskjellig fra den ene vindparken til den andre.  

– Ved ulike grep kan vi tilpasse feltene for maksimal utnyttelse. Det gjør vi med avanserte dataverktøy. Vi søker å tilpasse enkeltmøllene til hverandre slik at hele feltet fungerer best mulig, sier Grasmo. 

Lang levetid i værhardt miljø

Vindmøller til havs skal stå på sokler eller flytere til havs i all slags vær. Vær- og vindforhold utgjør et av flere egne forskningsfelt knyttet til energiproduksjon. Konstruksjonene skal tåle store påkjenninger. Saltvann tærer på utstyret. Korrosjon vil alltid være en utfordring. 

­– Derfor er det viktig å forske på alt fra bruk av ulike materialer til oppbygging av vindmøller og flytere til forankring, kraftomformere og andre installasjoner og utstyr, sier Grasmo. 

Han understreket at det er viktig å forske på helse, miljø og sikkerhet og klimakonsekvenser.  

– En vindpark i norske farvann skal på best mulig måte være bærekraftige for å ha lang levetid i et værhardt og krevende område, sier Grasmo.

Sammen med næringslivet 

UiA samarbeider med flere aktører i Agder for å utvikle havvindindustrien. Med på laget er Agderregionens initiativ Fremtidens Havvind, Future Materials Norsk Katapult NORCE og Mechatronics Innovation Lab ved UiA.

– Vi skal støtte utviklingen av leverandørindustrien, og vi skal bidra til å utvikle infrastruktur og  forsyningslinjer for å skape en bærekraftig og økonomisk forsvarlig havvindnæring, sier Grasmo.