Vindkraftens historia
text ANDERS MALMBERG
Vindkraftens funktion
Principen bakom vindkraft är att vindkraftverk fångar upp rörelseenergi ur vinden och omvandlar den till andra energiformer som exempelvis elektricitet.
Ett vindkraftverk består av följande huvudkomponenter: rotor, växellåda, vindmätare, generator, girmotor, fundament, styrsystem, transformator och elnät.
Effekten som utvecklas av vinden lyder enligt följande
samband:
Pkin=1/2*v3*p*A, där Pkin är vindens effekt, v vindens hastighet, luftens täthet, A rotorns area. Effekten i vinden är proportionell mot vindhastigheten upphöjd till tre. En fördubbling av vindens hastighet ökar alltså effekten åtta gånger. Desto mer vind en rotor kan ta upp desto mer effekt kan den leverera. Sedan i början av 1980-talet har vindkraftverkens effekt fördubblats ungefär vart fjärde år p.g.a. teknikens utveckling.
Den elektriska effekt som kan utvecklas av ett vindkraftverk kan härledas ur ekvationen:
Pföre=Pel+Pefter d.v.s.
1/2mv12=Pel+1/2mv22
Pel=1/2m(v12-v22)
Uppbromsning av vinden p.g.a. ett rotorblad som täcker arean A. Det blåser lika många kilo luft per sekund genom ytorna A1, A och A2, annars skulle luft ackumuleras i röret. Det innebär att A1v1p=Av p=A2v2 p
Nästan alla vindkraftverk idag har en trebladig, horisontalaxlad vindturbin, där vindspetsarna rör sig med en hastighet av flera hundra kilometer i timmen. Denna teknik utvecklades av tysken Albert Betz som dessutom visade att den maximala utvinningen av energi begränsades till 59,3 % av vindens rörelseenergi räknat på den tvärsnittsarea i luften som an-ordningen utnyttjar.
Man kan fråga sig hur vinkraftverkets rotor skall vara konstruerad? Teoretiskt sätt är det optimala ett oändligt antal smala blad vilket naturligtvis inte går att realisera. Gamla tiders väderkvarnar hade ofta fyra rektangulära vingblad, som inte täcker mer än ca. 20 % av rotorns svepyta. Förmodligen var det för att det var enkelt att bygga sådana och att de fungerade bra. Hos vindhjulen som utvecklades i USA i slutet av 1800-talet täckte rotorn i stort sett hela svepytan. Moderna vindkraftsverk däremot, så kallade snabblöpare, har ofta två eller tre blad som inte täcker mer än ca. 3% av svepytan. Trots det är de mer effektiva än sina föregångare.
De som argumenterar emot vindkraft har bland annat som argument att vindkraft är en så utspädd energiform. Det är i och för sig riktigt att vindkraft har en betydligt mindre energitäthet än till exempel strömmande vatten men det kompenseras av att vindturbinens material snålhet.
Andelar av olika energislag år 2021
Under 2021 så producerades det totalt 168 TWh i Sverige. Samma år stod vindkraften för 16,1 % av den totala energiproduktionen, totalt 27,1 TWh. Faktumet är att för energiproduktionen år 2010 stod vindkraften för 3,5 TWh av det totala. Det är en imponerande tillväxt på bara tio år. Det finns prognoser att vindkraften 2029 skulle kunna producera 75 TWh. Förmodligen kommer det sättas upp mer vindkraftverk i norra Sverige då det är trångt om utrymme i södra Sverige. Även havsbaserad vindkraft kommer förmodligen leverera mer elektricitet.
Fördelar med vindkraft
- Släpper inte ut några växthusgaser eller andra utsläpp under drift.
- Vindkraftverk placerade på land har liten påverkan på den biologiska mångfalden.
- Vinden kommer inte ta slut, vindenergi är en förnybar energikälla.
- Vind är en gratis resurs, till skillnad från till exempel kol och olja.
- I drift ger vindkraftverket inga restprodukter som behöver tas om hand.
- Vindkraft är den näst största förnybara källan i Sverige, efter vattenkraft.
- Vindkraft är oändlig då det alltid kommer att finnas vind för att driva vindkraftverken. Längs med Sveriges långa kust och i havet finns det näst intill alltid vind som driver vindkraftverken, varje dag, dygnet runt. Det gör att vindkraft i Sverige är en mycket pålitlig källa av elektricitet.
- Tekniken inom vindkraft utvecklas snabbt vilket gör att vindkraftverk blir mer effektiva i framtiden. Det innebär att verkningsgraden ökar vilket betyder att man i framtiden kommer att få ut en högre effekt från vindkraft.
Nackdelar med vindkraft - Energi från vindkraftverk går inte att lagra, och vi kan ju inte påverka när, var och hur det blåser. Därför måste det finnas flera energikällor, så att det finns el även när det är vindstilla.
- Vindenergi påverkar de boende i området genom att de låter och syns.
- Vindkraftverk behöver utrymme och idag sätter man normalt upp de större vindkraftverken med ett avstånd på 500 meter från varandra. Det innebär att det kräver en del landområden att sätta upp flera vindkraftverk.
- Vindkraftverk har en uppskattad teknisk livslängd på 12-20 år. Det gör att ett vindkraftverk kommer att behöva renoveras med tiden eller till och med bytas ut.
Referenser
Vindkraft i teori och praktik, Tore Wizelius, 2015
Historien om den svenska vindkraften : hur det började, läget idag, framtid, Staffan Engström, 2015
Blekinge Läns Tidning 11 November 2023
https://www.ekonomifakta.se/Fakta/elfakta/energiproduktion/elproduktion2?utm_source=google&utm_medium=cpc&utm_campaign=20314863285&utm_term=elproduktion&gclid=CjwKCAjwv-2pBhB-EiwAtsQZFFk5gE9RoEbhzyEanpvRb2Eodgk63gbmexNSTxUwhrGMKKtU3Zx6NxoChxsQAvD_BwE
https://www.renkustlinje.se/nackdelar-med-vindkraft/
https://www.naturskyddsforeningen.se/faktablad/hur-fungerar-vindkraft/
https://sv.wikipedia.org/wiki/Vindkraftverk#Startvind/Inkopplingsvind
https://sv.wikipedia.org/wiki/Vindkraftverk
https://sv.wikipedia.org/wiki/Betz_lag
https://www.vattenfall.se/elavtal/energikallor/vindkraft/#:~:text=Energi%20fr%C3%A5n%20vinden%201%20F%C3%B6rdelar%20med%20vindkraft%20Sl%C3%A4pper,biologiska%20m%C3%A5ngfalden.%20...%204%20Elavtal%20med%20vindkraft%20
https://www.lagmansbergavind.se/fordelar-och-nackdelar-med-vindkraft/
