Vindmøllens historie: Sådan tæmmede danskerne vindens energi

Poul La Cour (1846-1908) arbejdede i mange år som selvstændig opfinder, før han i 1878 blev lærer ved Askov Højskole. Her underviste han i matematik og naturvidenskab.

Hans holdning var, at øget adgang til elektricitet ville gøre det mere attraktivt for folk i byerne at flytte ud på landet, og at det desuden ville være en støtte for de mange produktionsandelsforeninger.

I 1891 ansøgte Poul la Cour gennem sin bror, den nyvalgte præsident i Landhusholdningsselskabet, J.C. la Cour (1838-1898), regeringen om penge til at forske i vindkraft.

Vindkraft har flere problemer der skal løses

Han vidste, at der var to problemer, som måtte løses, før vindkraften kunne bruges til landets elektrificering:

1. At vinden blæser ujævnt, når det blæser.
2. At vinden ikke blæser hele tiden.

Det første problem løste la Cour med opfindelsen af sin kratostat – en kraftjævner, som kunne udjævne vindens ujævne kraft. Kratostaten var også anvendelig i forbindelse med centrifuger på mejerier.

Det andet problem løste han ved at udvikle et akkumulatorsystem baseret på udvinding og opsamling af brint og ilt. I 1895 fik Askov Højskole installeret et belysningssystem, der brændte 'knaldgas', en letantændelig blanding af brint og ilt.

La Cours opfindelser tiltrak sig opmærksomhed, og han fik snart en fast bevilling på finansloven. Det var verdens første forsknings- og udviklingsstation for vindmøller betalt af offentlige midler. Resultaterne lod ikke vente på sig.

En af verdens første vindtunneler

La Cour byggede en af verdens første vindtunneler til eksperimenter med kunstigt frembragt vind.

På baggrund af sine eksperimenter fremlagde han for første gang i historien empirisk dokumentation for, at vindmøllernes vinger ikke udelukkende bliver drevet rundt af vindens direkte stød på vingerne.

Hans resultater viste, at det undertryk, som opstår bag på vingerne, når de roterer, også har stor betydning. I år 1900 publicerede han sine resultater i hæftet 'Forsøgsmøllen', hvor han også fremlagde nogle basale principper for vindmølledesign baseret på sin forskning.

Han noterede sig, at hans forskningsresultater i høj grad understøttede den udformning, som vindmøller havde fået gennem generationers udvikling baseret på møllernes egne erfaringer.

Det var for samfundet

Efterfølgende blev la Cours resultater brugt i den første større afhandling om vindmøllers energieffektivitet. Den blev publiceret i 1927 af den tyske fysiker Albert Betz (1885-1968).

Betz kaldte la Cour en af foregangsmændene for den nye teoretiske forståelse af vindmøllen bygget på avanceret aerodynamik og eksperimentelle data. Men la Cour var opfinder og ikke teoretiker, og han ønskede ikke at forfølge sine eksperimenter ad aerodynamikkens vej.

Han arbejdede for en social sag.

I 1902-1903 stod han bag oprettelsen af et fælles jævnstrømsværk i Askov med tilknytning til forsøgsmøllen. Elværket var forsynet med en supplerende petroleumsmotor og leverede strøm til byens forsyningsnet, der bestod af omtrent 450 glødelamper og et par elmotorer. Også højskolen fik installeret elektrisk belysning ved samme lejlighed. Knaldgassen var for besværlig at have med at gøre.

I 1903 stiftede la Cour Dansk Vind Elektricitets Selskab (DVES). Det var et konsulentselskab, der ydede råd og vejledning ved anlæg af elværker med tilhørende vindmølle som det i Askov.

Året efter oprettede la Cour på højskolen et tremåneders kursus for landelektrikere, der ønskede at arbejde med landområdernes elektrificering. Efter kurset fik 'gnisterne', som de blev kaldt, typisk arbejde som rejsende elinstallatører.

Stod for to tredjedele af land-elværkerne

I perioden 1904-1908 stod DVES og la Cours gnister for oprettelsen af i alt 95 elværker på landet. Det svarede til omkring to tredjedele af samtlige land-elværker i Danmark. De 32 havde en la Cour-vindmølle installeret og var delvist baseret på vindkraft.

En af de første kursister på la Cours kursus var Johannes Juul (1887-1969). Han arbejdede som landelektriker og elinstallatør, inden han fik sin egen lille fabrik for materiel til højspændingsledninger. I 1926 fik han tilbudt en stilling som installationsmester for Sydøstsjællandske Elektricitets Aktieselskab (SEAS) med ansvar for højspændingsnettet.

I modsætning til la Cour fik Juul aldrig en længerevarende uddannelse, men han var ligesom la Cour en sand opfindertype. Han opfandt blandt andet et lavvoltskomfur i begyndelsen af 1930’erne, på et tidspunkt hvor elselskaberne var meget interesserede i at udvikle elektriske apparater til husholdningerne i forsøget på at afsætte mere strøm.

Vindkraft kom igen efter 2. Verdenskrig

Efter 2. Verdenskrig tog Juul la Cours ide om brug af vindkraft til dansk elforsyning op igen. I modsætning til la Cour, som havde arbejdet for en decentral anvendelse af vindmøller til elproduktion, var Juul mere interesseret i at producere vindkraft til det centrale højspændingsnet.

2. Verdenskrig havde med al tydelighed vist, at dansk energiforsyning var sårbar over for prisudsving på olie og kul. Tørv og brunkul var blevet taget i brug som erstatningsbrændsel på elværkerne og i hjemmene, og det var netop på en travetur igennem de forblæste tørvemoser tæt på Masnedøværket ved Vordingborg, at Juul var kommet til at tænke over vindkraftens anvendelse i højspændingsforsyningen.

Med SEAS’ accept gik Juul i gang med at foretage vindmålinger på egnede placeringer, og han begyndte at arbejde med udvikling af vindmøllens design. La Cours mølle var en firevinget klapsejler, hvor vingerne blev reguleret ved hjælp af jalousiklapper, der automatisk åbnede, når det begyndte at blæse for kraftigt.

La Cours resultater havde også vist, at det ikke er antallet af vinger, der er afgørende for møllens effektivitet, men det overstrøgne areal. En vindmølle med kun én eller to vinger kunne altså i princippet producere lige så meget strøm som en vindmølle med tre, fire eller flere vinger.

Og når man tog højde for udgifter til materialer, ville de én- eller tovingede vindmøller altså være mest omkostningseffektive.

Juuls første eksperimentelle design var en tovinget vindmølle, og SEAS finansierede konstruktionen af en egentlig forsøgsmølle ved Vester Egesborg på Sydsjællands vestkyst i 1950.

Ikke mest hensigtsmæssig

Efter et halvt års forsøgsdrift knækkede den ene af vingernes bærebjælker. Juul erfarede, at det tovingede mølledesign nok var billigere at bygge og gav samme udnyttelsesgrad, men det gav også ustabilitet. Han konkluderede, at det for fremtiden »ville være hensigtsmæssigt at bygge møllerne med mindst tre vinger«.

Det danske trevingede vindmølledesign var født. Stort set alle kommercielt bæredygtige vindmøller i Danmark og i udlandet er efterfølgende blevet produceret med tre vinger.

Det er selvfølgelig ikke kun Juuls fortjeneste, men Juul var den første, der gennem systematisk udviklingsarbejde nåede frem til denne konklusion. Juuls gode resultater vandt anerkendelse i udlandet og herhjemme.

Han fik yderligere støtte fra SEAS og modtog sammen med Danske Elværkers Forening (DEF) en stor sum penge fra staten til sit videre udviklingsarbejde.

Gedsermøllen

I 1957 blev Juuls mesterstykke indviet: Gedsermøllen (200 kW). Gedsermøllen var en trevingers vindmølle placeret på et 24 meter højt betontårn. Den havde et elektromekanisk krøjesystem til at holde vindmøllen op mod vinden.

Og den var udstyret med et sikkert reguleringssystem, der bestod af mekaniske bremser, aerodynamisk nedbremsning ved høje vindhastigheder, drejelige vingespidser og en sikring mod alt for kraftige vibrationer i tårnet.

Gedsermøllen var robust og driftssikker. Den kørte i godt ti år uden større reparationer og producerede i al den tid højspændingsstrøm til SEAS’ forsyningsnet. I 1967 blev driften indstillet på grund af havari i gearkassen.

Atomkraft blev set som fremtiden

I 1962 konkluderede Vindkraftudvalget under DEF, at vindkraften ikke var rentabel på grund af de lave oliepriser. At atomkraften – og ikke vindkraften – blev anset som fremtidens energikilde spillede også ind.

Allerede ved indvielsen af Gedsermøllen stod det klart, at DEF ikke ønskede at satse yderligere på vindkraft. Atomkraft var fremtidens forsyningskilde, ikke elektricitetsproducerende vindmøller som Gedsermøllen, der blev set som en antikveret energiteknologi og en mulig trussel mod elværkernes planer om at anlægge atomkraftværker i Danmark.

Som følge af energikriserne i 1970’erne fik vindkraft fornyet aktualitet. Den folkelige modstand mod atomkraft var ledsaget af en udbredt interesse for vedvarende energi.

Mange små virksomheder, de fleste med baggrund i maskinproduktion, begyndte at fremstille mange forskellige vindmølletyper til et fremvoksende marked, der var præget af lige dele idealisme og sund økonomisk fornuft.

Fik forskningsprogram og støtteordning

I 1976 blev der oprettet et statsligt forskningsprogram for vindmøller, og tre år senere indførte regeringen en støtteordning med 30 procent i tilskud til private, der ønskede at erhverve sig en vindmølle.

Forskningsprogrammet og støtteordningen viste sig at være effektive virkemidler til at støtte og regulere vindmøllemarkedet i Danmark.

Forskerne og virksomhederne genopdagede Juuls arbejde, og principperne fra Gedsermøllen var et vigtigt udgangspunkt for det videre udviklingsarbejde, der har ledt til vor tids trevingede megawatt-vindmøller.

Den danske udvikling er bemærkelsesværdig og har tiltrukket sig behørig international opmærksomhed. Mens mange virksomheder i lande som USA, Tyskland og Sverige valgte at satse på megawatt-møller allerede i slutningen af 1970’erne, var de danske vindmøllekonstruktører mere forsigtige under hensyntagen til den store usikkerhed, der knyttede sig til de store møller.

Danske møller: Robuste og med overskud

Det ledte til en slags teknologisk hybris for de største og mest avancerede møller. De blæste ganske enkelt omkuld eller led under andre alvorlige problemer. De små robuste danske møller holdt derimod i lang tid og gav overskud for investorerne.

I begyndelsen af 1980’erne opstod der et stort marked for vindmøller i Californien som følge af nye tilskuds- og skatteordninger til vedvarende energi, og de danske vindmøller var på grund af deres relativt sikre driftsøkonomi de mest populære blandt investorerne.

Vindmøllemarkedet – herhjemme såvel som i udlandet – har siden da oplevet store udsving på grund af konjunktursvingninger og skiftende politisk interesse i at sikre fordelagtige vilkår for vindmøllevirksomheder, -investorer og -ejere.

Danske vindmøller er nogle af verdens bedste og mest konkurrencedygtige, og vindkraft spås en stadigt stigende betydning i energiforsyningen verden over.

I den vindrige december måned 2013 dækkede vindkraften for første gang over halvdelen af det samlede danske elforbrug. 50 procent er det politiske mål for den samlede andel af vindkraft i elforsyningen i 2020.