Drageenergi: Halve investeringskostnaden av vindmøller

Finnes det andre måter å utnytte vindkraft på enn ved å installere vindmølleparker i monumentale rekker til havs eller langs norskekysten? En aktør innen vindkraftforskning som i de siste årene har forsøkt å utforske andre løsninger er selskapet Kitemill med base i Voss i Hordaland. De forsøker å høste energi med store kiter, eller drager, innenfor et konsept som kalles High Altitude Wind Power (HAWP), eller «Airborne Wind Energy» (AWE), en annen betegnelse som er i bruk blant vindkraftaktører. 

Dragene til Kitemill genererer elektrisitet ved at de flyr i en spiral i stor høyde mens de trekker i en vinsj fra en bakkestasjon. Kraften som kreves for å trekke tilbake dragen, utgjør kun to prosent av kraften som produseres mens dragen er i luften, viser beregninger fra Kitemill. Vinsj-teknologien dragene er utstyrt med, kalles regenerative vinsjer, og anvendes i dag på trålere. Selskapet tester foreløpig bare ut prototypeutgaver av drager som opererer i 600 - 800 meters høyde, men på lang sikt har de planer om å ta dragene opp til 800-1500 meters høyde fra 2020. Kitemill har hittil mottatt 15 millioner kroner i støtte fra miljøteknologiordningen til Innovasjon Norge og Norges Forskningsråd.

Thomas Hårklau, direktør, og en av en av gründerne i selskapet mener støtten gir han et fortrinn sammenlignet med kolleger i andre land.

—Norge har ikke alltid vært lengst fremme, men når vi fikk denne ordningen, ble det egentlig ganske gunstig å drive fra Norge. Vi er ikke bundet av areal eller geografi, vi vil være der de sterkeste insentivene er. Statlig insentiver er viktig, men vel så viktig er markedsinsentiver, eller om kundebedriftene har interesse av å teste teknologien, sier Hårklau som i løpet av de neste årene lover at Kitemill i økende grad vil satse på demonstrasjoner for kraftbransjen og vindkraftaktører.

Forskning utenfor Norge

Det er ikke bare i Norge at alternativ at det satses på forskning på vindkraftteknologi tilpasset store høyder. Google[x], som er del av Googles eksperimentelle avdeling «skunkworks, kjøpte i vår det California-baserte selskapet Makani Power, som utvikler flybårne vindturbiner. Makani Power mottok i 2010 et ARPA-E stipend på tre millioner dollar (ca. 20 millioner kroner) fra den amerikanske regjeringen, og ble kåret til vinner av Breakthrough Innovator Award 2011 i kategorien energi, en kåring som gjøres hvert år av magasinet Popular Mechanic.

Makani Power har utviklet en selvstyrt vinge, festet med strømførende kabel til bakken, som er utstyrt med turbiner som genererer vindkraft i en høyde av 300 meter. Den selvstyrte vingen tar automatisk av fra en bakkestasjon ved hjelp av propeller når vindhastigheten over 200 meters høyde overstiger når 3,5 meter per sekund. Ved operativ høyde flyr vingen i store sirkler på samme måte som dragene til Kitemill. Før Google kjøpte opp Makani Power hadde de siden 2006 allerede investert 15 millioner dollar (ca. 90 millioner kroner) i selskapet. Makani Power har hevdet at i fremtiden vil det kunne være realistisk å produsere de selvstyrte vingene med bare halvparten av kostnadene som går med til tradisjonelle vindturbiner.

Foruten Makani Power, finnes det en rekke aktører internasjonalt som utforsker ulike varianter av alternativ teknologi som utnytter vindkraft. I Tyskland har et selskap kalt Skysails utviklet et trekksystem for drager til lasteskip som er beregnet å kunne oppnå energibesparelser på 35 prosent. I Nederland har The Kite Power Research Group ved Det tekniske universitetet i Delft testet drageprototyper med støtte fra Rotterdam Climate Initiative (RCI) beløpende på én million euro (rundt åtte millioner kroner) og bevilgninger fra den nederlandske provinsen Friesland. Og i Belgia har Universitetet i Leuven mottatt et oppstartstipend på én million euro fra EU for å utvikle liknende teknologi.

Skaper mer kraft enn vindmøller

Hårklau mener deres drager har et fortrinn over de selvstyrte vingene til Makani Power i og med at deres de ikke er like tunge, noe som medfører at Kitemill også kan benytte lettere kabler. Dette er en fordel som ifølge Kitemill på sikt vil gi dem muligheten til å operere i høyere luftlag, og som kan gi flere produksjonstimer. For Hårklau ser forholdene gode ut for å etablere drageparker i Norge. Med den nåværende teknologien, anser han det som sannsynlig at drager vil kunne produsere betraktelig mer kraft enn en gjennomsnittlig vindmøllepark. Han begrunner det med at drager, i motsetning til vindmøller, kan utnytte vindkraft i høyder fra 800-1500 meters høyde.

—På 1500 meters høyde  kan vi produsere nesten det dobbelte av hva vindmøller klarer. Dette er igjen helt avhengig av plasseringen til vindmøllene vi sammenligner oss med, uttaler Hårklau til Agenda.

Høyere kapasitet

Ifølge Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) produserte vindmølleparker i Norge 1 569 GWh i 2012, noe som tilsvarer 1, 1 prosent av all kraftproduksjon i Norge. Til nå er 315 vindturbiner installert i Norge med en samlet yteevne 704 MW. I 2012 var tilveksten av ny vindkraft særlig høy, da det ble det satt i drift nye vindkraftverk i Norge med en kapasitet på 195,3 MW. På ett år er den totale potensielle brukstiden for vindmøller 8760 timer. Gjennomsnittlig brukstid for vindkraftverk i Norge var i 2012 rundt 2734 timer, som tilsvarer en kapasitetsfaktor på 31 prosent.

Kitemill har hittil ikke opparbeidet seg et tilstrekkelig datagrunnlag for å beregne hvilken yteevne og kapasitetsfaktor en kan forvente fra drager som opererer i norske luftlag. Men på basis av historiske vinddata fra Sentral- og Sør-Europa forventer de å kunne operere på 1500 meter med en kapasitetsfaktor på 4200 timer. Men hvis de opererer langs kysten av Norge tar Kitemill forbehold om at en sannsynligvis vil se noe mindre forskjeller, i brukstid og kapasitetsfaktor, mellom vindmøller og drager. Kitemill regner med at hver eneste dragenhet vil ha en yteevne på 2 MW fra 2020, og fullt utbygd vil selskapet ha levert en kapasitet på 630 MW hvis de kan operere med like mange drager som det finnes operative vindmøller i Norge i dag. De forventer at investeringskostnadene for drager vil utgjøre kun halvparten av kostnadene for utbygging av konvensjonell vindkapasitet, grunnet lave materialkostnader. I fremtiden vil Kitemill dessuten kunne tilby sine kunder drager som i større grad kan operere på egen hånd. Sammen med Kongsberg Innovasjon og deres eierbedrifter Devotek og Kongsberg Defence System, har Kitemill utviklet en autopilot som gjør deres drager i selvstyrte i større grad. Og allerede i år har de planlagt å demonstrere prototypen med autopilot.

Usikkert dragepotensial

Truls Gulowsen, leder i Greenpeace Norge ser en rekke fordeler med nysatsingen på drageteknologi.

—Det er vanskelig å si nå om dragepotensialet er større enn potensialet for tradisjonelle vindmøller, men det er jo ikke umulig og vil i stor grad komme an på kostnadsutviklingen. Hovedpoenget er et begge deler er industri-skala prosjekter, ikke hobby-idealisme som mange fortsatt avfeier ny fornybar energi som. Grepet med å flytte generatoren ned på bakken er interessant og vil sannsynligvis bidra til reduserte kostnader, sier Gulowsen som håper på at kunnskaper som innhentes om dragekraft også kan utvikles til bølgekraft.

En som imidlertid ikke i like stor grad er overbevist om at dragekraft overgår vindmøllekraft er John Olav Tande, Director NOWITECH, seniorforsker ved SINTEF Energy Research. Han understreker at drager fremdeles er en forholdsvis uprøvd teknologi.

—Det er generelt mer vind jo høyere opp fra bakken en kommer, og det kan da være at en drage teoretisk sett kan produsere mer enn en standard turbin. Dette betyr imidlertid ikke at drager vil gi billigere kraft enn standard vindkraftverk, og med bruk av drageteknologi kommer en rekke nye utfordringer, kanskje spesielt i forhold til kraftoverføring, fortøyning og sikkerhet, konstaterer Tande overfor Agenda.

Dyrevernshensyn

Plassering av drager har vært et spørsmål som har ført til en rekke konfrontasjoner mellom utbyggere av vindmølleparker og lokalbefolkning, som i flere tilfeller har reagert på at vindmølleparker har en negativ innvirkning på natur- og kulturlandskap. Miljøvernaktivister og miljøorganisasjoner har på sin side protestert mot at utbygging av vindmølleparker kan forstyrre lokalt dyreliv på en uforsvarlig måte. Overfor Agenda forsikrer Hårklau om at Kitemill vil spørre om råd fra fagpersoner med kompetanse på fugleliv før de etablerer nye basestasjoner for drager.

—Alvorlige og kanskje katastrofale følger av klimaendringer vi står overfor vil også være en trussel for fuglelivet. En vil ikke plassere vindkraftkapasitet der det skader fuglelivet mye og en er avhengig av eksperter for å gjøre vurderinger av plassering.

Ornitolog Alv Ottar Folkestad, som har arbeidet med vern av havørn i en årrekke stiller seg imidlertid tvilende til at dragenes kapasitet til å justere høyde er et tiltak som i tilstrekkelig grad kan forhindre at dyreliv kommer til skade. Han vil heller det at satses mer på mer miljøvennlig bruk av energi fremfor nyutbygging.

—I utredninger om vindmølleparker fester en lit til konklusjoner om at noen fugler ikke flyr 40 meter over bakken, mens andre ikke flyr 200 meter over bakken. Det er tøys. Jeg har utallige ganger fulgt havørnen når den stiger opp oppadgående luftstrømmer. De går så høyt opp at du mister dem av syne, til og med hvis du bruker teleskop som forstørrer 60 ganger. Det er observert gåseflokker som flyr over Himalaya på 8-9000 meters høyde, sier Folkestad som mener det er viktig å ta utgangspunkt i at fugler beveger seg der det er mest energieffektivt. Derfor mener han at er ikke er holdbart å ta utgangspunkt lage teoretiske korridorer. —— Dette er skapninger som er svært effektive når det gjelder å utnytte energien som vinden genererer. De har hatt millioner av år på å tilpasse seg og bruker hele luftrommet. Vi har et behov for å lage eksakte grenser for levende skapninger fordi vi skal kunne beregne deres bevegelsesmønster med våre statistiske metoder. Men det som vi står overfor er levende vesener som handler dels som individer, dels som flokker. De har en veldig høyt utviklet sosial atferd, de er ikke bundne av noen grenser, sier Folkestad til Agenda.

Lærer av praktisk erfaring

I motsetning til Folkestad stiller Gulowsen seg ikke avvisende til at drageteknologi kan være et nyttig verktøy for å kunne produsere kraft, og at drager ikke behøver å utgjøre en trussel mot trekkfugler.

—Dette er avhengig av en rekke spørsmål. Generelt sett er erfaringene fra de fleste steder at konfliktene mellom fugl og vindmøller i realiteten blir mindre enn fryktet. I utgangspunktet mener vi det bør gjøres best mulig forhåndsstudier før anlegg blir etablert. Dersom det likevel forekommer betydelige negative konsekvenser, bør man utnytte mulighetene slike anlegg har til å bli flyttet til bedre lokaliteter. Slik kan man lære gjennom praktisk erfaring. Norge og verden trenger betydelig mer ny fornybar energi. Muligheten til å høste vindkraft med ulike teknologier og på ulike steder bør utnyttes så godt og effektivt vi kan. 

Folkestad på sin side tror imidlertid det ikke alltid er mulig å svare på miljøtrusler med ny teknologi.

—Norge er på verdenstoppen når det gjelder energiforbruk. Vi skal alltid ha en diskusjon på grunnlag av energiøkonomisering og vil ikke erkjenne at vi som levende vesener, fra naturens side, en del av et større kretsløp. Hvis vi hele tiden skal handle på grunnlag av en vekstfilosofi, møter vi oss selv i døren, uansett hvor mange smarte tekniske løsninger vi finner opp, konkluderer en skeptisk Folkestad.

Foreløpig kan det se ut til at vinden går motsatt vei, i og med at statistisk sentralbyrå har regnet ut at energiforbruket blant nordmenn steg med tre prosent fra 2011 til 2012, opp til 220 TWh. Dette utgjør det høyeste energibruksnivået i Norgeshistorien. For å nå Klimaforlikets mål om at Norge innen 2020 skal kutte de globale utslippene av klimagasser tilsvarende 30 prosent av Norges utslipp i 1990, kan det trenges drahjelp fra både vindmøller og drager.