Mellomstore b?lger kan knekke vindturbinene? p? havet som fyrstikker. Slike b?lger oppst?r allerede i vanlig storm, og det er som kjent mange slike stormer i Norskehavet. Problemet er: Vi vet fortsatt ikke nok om n?r vindturbinene kan knekke, forteller professor John Grue p? Matematisk institutt ved Universitetet i Oslo. Han er en av verdens fremste b?lgeforskere og oppdaget allerede i 1989, som den f?rste i verden, et uforklarlig fenomen i b?lger, som kalles for ringing. Ringing er betegnelsen p? en spesiell type vibrasjon som oppst?r n?r krappe b?lger treffer installasjoner til havs. Oppdagelsen ble gjort i det 25 meter lange b?lgelaboratoriet i underetasjen i Matematikkbygningen p? Blindern.
Forskere har frem til i dag studert ringing i sm? og store b?lger, men det viser seg at ringing f?rst og fremst oppst?r i mellomstore b?lger.
For vindturbiner til havs, med en sylinderdiameter p? ?tte meter, er de verste b?lgene over 13 meter h?ye og der?avstanden mellom hver b?lge er 11 sekunder.
?konomisk ruin
Problemet med ringing kan bli langt st?rre i ?rene som kommer. Det skal bygges titusenvis av vindturbiner p? havet.
– Tar man ikke hensyn til ringing, kan vindturbinparker bli en ?konomisk ruin, advarer John Grue.
Dagens st?rste vindm?lleparker til havs ligger utenfor kysten av Danmark og Storbritannia. De blir likevel som sm? miniatyrer i forhold til Statkrafts og Statoils enorme planer p? Doggerbanken utenfor Skottland. Denne vindm?lleparken skal produsere like mye str?m som 60 til 90 Altakraftverk. Utenfor M?re og Romsdal kommer en vindm?llepark med en kapasitet p? to Altakraftverk.
– Det har hittil v?rt umulig ? beregne kraften fra ringing. Laboratoriem?linger viser at den store skjelvingen i vindturbinene skjer rett etter at b?lgen har passert og ikke n?r b?lgen treffer turbinen. Rett etter at b?lgetoppen har passert, kommer et nytt rykk. Hvis rykket treffer egenfrekvensen til vindturbinen, blir vibrasjonen sterk. Det betyr at vindturbinen f?rst blir utsatt for en kraft, for s? ? ristes etterp? av nok en kraft. N?r bestemte b?lgetyper gjentar seg, blir slitasjen ekstra stor. Det ?ker faren for utmatting.
Det er nettopp denne sekund?re kraften som lager ringing og som matematikerne frem til i dag ikke har klart ? beregne.
?KONOMISK RUIN: – Tar man ikke hensyn til ringing, kan vindturbinparker bli en ?konomisk ruin, advarer John Grue. Foto: Yngve Vogt
Uheldige vibrasjoner
Alle konstruksjoner har egensvingninger, uansett om det er vindturbiner, broer, oljeboringsplattformer eller skip.
N?r vibrasjonen er i takt med egenfrekvensen, kan det g? hardt for seg. Fenomenet kalles resonans og kan sammenlignes med taktfast soldatmarsj p? en bro. Hvis soldatene marsjerer i takt med egenfrekvensen til broen, kan den kollapse.
Urealistiske beregninger
NTNU og Massachusetts Institute of Technology (MIT) har allerede gjort en del beregninger p? ringing. Det samme har Ecole Centrale Marseille og det franske Bureau Veritas. Det Norske Veritas er blant dem som bruker varianter av disse modellene.
– Dagens modeller er de beste man har, men anslagene er for grove og feilaktige. Teoriene brukes langt utenfor gyldighetsomr?det. Da kan man ikke beregne utmattingen godt nok.
Ringing har ikke noe ? gj?re med turbulens.? Ringing inntreffer systematisk og handler om et h?yhastighetsundertrykk p? baksiden av sylinderen.
Matematisk besv?rlig
Det er gjort lite internasjonalt p? dette fenomenet. John Grue har n? to stipendiater som regner p? disse bevegelsene. Han 澳门葡京手机版app下载er ogs? med det danske forskningsmilj?et i vindkraft ved Ris? National Laboratory og Danmarks Tekniske Universitet.
– Ringing er sv?rt vanskelig ? beregne. Usikkerheten er stor. Vi vil ha mer presise beskrivelser av fysikken i ringing. Vi pr?ver n? med avanserte? niv?flatemodeller og tunge beregninger ? gjenskape disse m?lingene n?yaktig. Vi vil vise at ringingkraften opptrer systematisk etter en generell, matematisk formel.
Saga Petroleum gjennomf?rte i sin tid et omfattende sett med m?linger av ringingkraften i b?lger.
– De passer meget godt med m?lingene v?re, forteller Grue.
Forskjell p? grunt og dypt vann
Forskerne m? ogs? ta hensyn til om installasjonen st?r i grunt eller dypt vann.
– Egenfrekvensen er dessuten avhengig av bunnforholdene.
Du kan sammenligne dette med en flaggstang i storm. Flaggstenger vibrerer forskjellig avhengig av om p?len st?r i betong eller i mykere bunn.
– Ingen har forsket p? sammenhengen mellom vibrasjon og bunnforhold.
Oljeplattform skadet
Ringing er ikke bare uheldig for vindturbiner. Ringing har allerede v?rt et stort problem for oljen?ringen. Konstrukt?rene av YME-plattformen tok ikke hensyn til ringing. Tapet er 12 milliarder kroner.
– Det er mulig ? bygge seg ut av ringingproblemet ved ? forsterke oljeplattformer. Derimot er det ikke ?konomisk l?nnsomt ? gj?re det samme med vindturbiner, p?peker John Grue.
Bedrer modellene
Sjefsspesialist Arne Nesteg?rd i hydrodynamikk i Det Norske Veritas bekrefter til Apollon at vindturbiner p? moderate vanndyp kan utsettes for h?yfrekvente resonanssvingninger hvis b?lgene er ekstreme, men at man sikrer seg mot dette. Nesteg?rd forteller at Veritas de siste tjue ?rene har utviklet ringingmodeller og at de n? arbeider med ? forbedre modellene for vindturbiner til havs.
?