Nu kommer det hydrotroniska vindkraftverket!

av Ragnhild Artimo Forum 1995-16, sida 08-09, 14.12.1995

Taggar: Teman: vindkraftverk

Det av Matti Sampo utvecklade hyd troniska vindkraftverket på 50 kW in: lerades i IVOs energipark i Kopparnäs i oktober. Rotordiametern är 16 m och tornets höjd 30 m.

Hydrotronisk vad är det nva?

Konventionell vindkraft 4 Effekten från rotorn överförs via en mekanisk axel till en växellåda i masten och därifrån till en generator. Ofta krävs en frekvensomvandllare förrän elkraften kan matos ut i elnätet. Dessa komponenter gör kraftverkskonstruktionen höjdtung och svårservad.

9 Ett nyckelkrav är någorlunda jämn vind, minst 3…5 m/s. Svag eller byig vind kan inte utnyttjas, vilket försämrar drifsekonomin.

& Genom att vindsnurrorna blir skrymmande och högljudda (växellåda, bladen) kan de inte placeras nära bebyggelse utan har ofta förlagts till obebodd, lika med värdefull natur.

Hydrotronisk vindkraft:

KR Hydrotronisk kommer från hydraulik och elektronik: kraftöverföringen sker hydrauliskt med hjälp av en hydraulisk pump uppe i masten till en hydraulisk motor på marken — som driver en generator, likaså på marken.

KF Tack vare den hydrauliska kraftöverföringen kan rotorns varvtal regleras utan behov av en dyr växelriktare, vilket gör det möjligt att utnyttjo svag och byig vind.

FA Medan ett konventionellt vindkraftverk producerar el i direkt relation tll vindstyrkan, lagrar det hydrotroniska vindkraftverket över lopps energi i en tryckackumulator, vilket ger bättre energiekonomi.

K Spillvärme från hydrauloljan kan utnyttjas till att smälta is på rotorbladen. I konventionella vindkraftverk sker detta med externköpt elenergi.

Nu kommer det

HYDROTRONISKA VINDKRAFTVERKET!

IVO testar Matti Sampos innovation

Ragnhild Artimo

Vindkraft är miljösnäll, förnybar och inhemsk. Vindkraft är också känslig (jämn vind föredras) krånglig (tung apparatur högt uppe), bullrig (väx ellåda i masten, rotorbladen) och svår att lagra (då det finns vind finns det kraft). Vindkraft ä därför dyr. Kan det hydrotroniska vindkraftverke lösa de problemen? Kanske.

et hydrotroniska vindkraftver ket på 50 kW som i oktobe installerades i TVOs energipark i Kopparnäs är inte det första i sitt slag. Prototypen har innovatören Matti Sampo provkört i Janakkala i långt över elt år, och där reste han i september också ett demonstrationskraftver på 20 kW.

IVO och Sampos företag KoneSampo inledde för ett år sedan samarbete kring utvecklandet av ett vind raftverk baserat på en helt ny kraftöverföringsteknik som tagits fram av Sampo. Konceptet, som dess uppfinnare kallar det hydrotroniska vindraftverket, kombinerar hydraulik och elektronik: kraftöverföringen sker hydrauliskt, och elektroniken anpassar ro orns varvtal till de rådande vindförhållandena så att energin utnyttjas optimalt.

Gamla lösningar, ny mi — Äldre vindkraftverk opererade med en standardhastighet och generatorn gavs med hjälp av en mekanisk växellåda en hastighet motsvarande nätfrekvensen, varvid verkningsgraden försämrades, berättar forskningschef Matti Heikkilä. som svarar för forskning i nya energiformer vid IVO. Senare användes flerhastighetsrotorer och generatorer, vilket krävde en växelriktare för att åstadkomma den erforderliga nätfrekvensen.

I hydraulisk kraftöverföring kombineras de bästa egenskaperna hos dessa alternativ: rotorns varvtal varierar med vindstyrkan, och generatorn håller den standardhastighet nätet kräver.

Den nya vindmöllan i Kopparnäs ersätter [VOs nio år gamla vindkraftverk på 300 kW — det första som kommersiellt matade vindkraftelektricitet till energikonsumenter. Det var ingen ekonomisk succé, och IVO hade ständiga svårigheter att hålla det i funktion. Heikkilä säger också rent ut — Elenergi producerad med vindkraft är i dag inte prismässigt konkurrenskraftig relativt till konventionella energiformer. Men miljöaspekter gör vind- och solenergiforskning till en investering i framtiden.

Försiktig optimism

Nu har IVO liksom innovatör Matti Sampo en hel del förväntningar på det hydrotroniska vindkraftverket — som valde att tredskas nästan med detsamma. Dagen efter invigningen gick hydraulpumpen sönder i höststormen och reparationerna av anläggningen har försenat premiärinmatningen av elektricitet i nätet. Men Heikkilä vill vara optimistisk — Hvdaraulisk kraftöverföring är ett nytt koncept i vindenergiproduktion. Vindförhållandena på Rävberget är extremt krävande, och tekniska motgångar i initialskedet något man får räkna med under utvecklingsarbetet.

TEKES med som finansiär

Kone-Sampo har levererat det nya kraftverkets hydraulik. IVO har i samarbete med Inspo Oy svarat för elteknik och reglersystem samt planeringen av kraftöverföring och tornet. Budgeten för kraftverket och det två år

Forum nr 16/9 ånga uppföljnings- och forskningsprojektet går på runt 2 miljoner mark. Finansiärer är IVO och TEKES.

— Kone-Sampo har sedan sommaren 994 testat en prototyp av det nya vindkraftverket i Janakkala med så inressanta resultat, att vi ville engagera oss i projektet och vara med och utveckla denna nya typ av kraftverk, säger Heikkilä. Nästa steg är att i samarbete med Kone-Sampo finslipa tekniken och ta fram ett konkurrenskraftigt vindkraftverk för kommersiellt bruk. Målet med provdriften är att modifiera och programmera anläggningen ör optimal anpassning till de rådande vindförhållandena, och utvärdera dess ommersiella och tekniska potential.

Billigt kraftverk målet

Genom att det hydrotroniska vindraftkonceptet kräver färre och billigare komponenter än de lösningar som hittills funnits på marknaden, räknar man med att priset i serietillverkning blir lågt nog för att ge marknadsappeal.

Ett viktigt konkurrensplus är också utsikterna att utnyttja svag eller byig vind som hittills inte varit exploaterbar. Det gör att kraftverkets verkningsgrad

Hii-opp! Matti Samp2 reste sitt demonstrationskraftverk på 20 kW i ka er. Där liksom i Kopparnäs skall man nu följa upp

Janakkala i septem energiproduktionen och finjustera tekniken.

atti Sampo är en innovatör med rötterna på marken. Han har vuxit uppijord- oc skogsbruksmiljö och har, som han säger, “grundliga kunskaper om det som växer på åkern”.

Hans teoretiska tekniska bakgrund är utbildning till jordbruksmaskintekniker på 70-talet. Hans innovationer har fötts ur praktiska behov i denna livsmiljö, och ur insikter om och erfarenheter av de villkor och möjligheter den erbjuder.

Hans äldsta uppfinningar är från 70talet. 1975 grundade han sitt “basföretag” T:mi Kone-Sampo där han fortfarande är enda ägare.

Sampos äldsta kommersialiserade innovation är LM-Truck som tillkom 1981, en lätt och lättrörlig “tätortstraktor” (på finska taajamatraktori) gjord

Forum nr 16/95

Sampo mal idée och energiekonomi kan förbättras, men också att det kan placeras i omgivning med “sämre” vind, och i anslutning till bebyggelse i stället för att förvisas till vindkraftsparker i områden med potential för rekreationsbruk. Beträffande vindkraft för rekreationsbruk har Matti Sampo en sund idé: varför inte ha ett vindkraftverk på krönet till varje skidhiss? Det är naturligt blåsiga ställen.

Vind ändlös resur — Vinden är en enorm råenergiresurs som kan omvandlas till stora mängder bruksenergi, säger Matti Sampo. Förädlandet av vindkraft till nyttoenergi ger inga utsläpp eller avfall. De vindkraftverk som nu är 1 bruk och enbart producerar el producerar på ett år “tillbaka” den energimängd som byggandet av dem krävt.

Enligt Sampo kan det europeiska elnätet utan nya nätinvesteringar ta emo för operationsmiljöer med begränsat svängrum. Den tillverkas i dag av företaget Laimu Oy i Raumo.

En nio år gammal innovation är en hydrostatisk explosionsmotor som nu produceras av Sampower Oy, ett 1988 grundat företag med Neste, Valmet, Sitra och Matti Sampo själv som aktionärer.

Sampos obemannade traktor väckte för 1991 en hel del uppmärksamhet i media. Sampo ville ta fram en traktor som kunde fjärrmanövreras och kunde göras lättare till konstruktionen genom att den inte krävde plats och manövreringsutrustning för en förare. Idén är att ett sådant obemannat fordon å ena sidan gör mindre åverkan på åkern exempelvis i groddskedet, å andra sidan kan användas i terräng/väderleksförhållanden som skulle vara svåra med

Matti Sampo (t.v.) samt avdelningsdirektör Yrjö Laiho och forskningschef Matti Heikkilä från IVO granskar prototypen till det hydrotroniska vindkrattverket i Jan akkala. Erfarenheterna bedöms av Heikkilä som “intressanta”. (Foto: Kaj Pikulinsky och överföra vindelektricitet ca 10 procent av nätets totalkapacitet. I Finland är den potentiella vindenergitillgången max 200 TWh/år. Den nuvarande produktionspotentialen för vindenergi har beräknats till 2…5 TWh.

Hur snabbt och i vilken omfattning utnyttjandet av vindkraft ökar är kopplat till konkurrenskraftiga priser. Då produktionspriset mycket långt består av anläggningskostnader sänker billiga kraftverk tröskeln för denna energi. bemannade fordon. För kommersialisering av innovationen grundades 1993 Modulaire Oy, som idag tillverkar också andra fjärrmanövrerade fordon — och navigationssystem. Modulaire ägs av Sitra och Matti Sampos bror Mik| ko Sampo.

; Nyaste brain babyn är nu det hydrotroniska vindkraftverket, där samarbetspartinern är TVO.

— Vi hoppas ha en marknadsklar produkt inom ett par år, säger Sampo. Min arbetsprincip är att | föra en innovation från idéstadie till fungerande koncept förrän jag taritu med nästa, och det innebär att jag nu koncentrerar mig på finjusteringen av vindkraftverket.

Det betyder inte att all annan innovationsskissering är fryst — Energi är det jag funderar på intensivast nu, och denhär gången är koden HO. Vågkraft, valtnets dynamik, och hur den kan tillgodogöras med hjälp av hydrostatiska tillämpningar. Havets oförtröttliga rörelse är en energikälla som bara väntar på att bli effektivt utnyttjad, och liksom med vindkraft är energin gratis, och hundraprocentigt miljövänlig.

Omsorg om miljön ligger Matti Sampo varmt om hjärtat. Hans motto och målsättning är en positiv och konstruktiv växelverkan mellan de fyra grundpelarna Naturen, Energin, Människan och Teknologin, i den ordningen. 9