Det blåser snålt gällande vindkraft. ”Ny” forskning visar att mängden energi det går att ta ut ur vinden är mindre än vad man tidigare uppskattade.
Det är intressant att notera att de resultat man kommer fram till inte är nya. Jag gick på 1970-talet på en kurs på Fysicum i Helsingfors antagligen i samband med Laudaturstudierna i Fysik som behandlade olika energikällor däribland också vindkraft. Vi härledde hur stor energi det går att utvinna ur vinden som en optimeringsuppgift.
Det är självklart att man inte kan utvinna all energi ur en luftmassa i rörelse (kinetisk energi 1/2*m*v²) eftersom då luftströmmen skulle stoppas upp och hindra ny luft i rörelse att nå vindturbinen. I praktiken måste luften bakom en vindturbin ha en viss hastighet för att den ”använda” luften skall kunna transporteras bort. Resultatet blev att man kan utvinna strax över 60% av den kinetiska energi vinden innehåller och naturligtvis enligt samma logik strax över 60% av den energi strömmande vatten innehåller.
Vindkraftens största problem är dock inte hur mycket energi det finns i luftströmmarna utan hur man ska kunna utvinna pålitlig energi. Som alla vet varierar vindstryrkan inom vida gränser och effekten en vindturbin producerar varierar också. Det finns tre olika problem:
- Om vinden är för svag räcker inte vinden till för att producera betydelsefulla mängder energi. Ofta stängs ett vindkraftverk av i en situation för att undvika onödigt slitage.
- Om vinden är för stark stängs ett vindkraftverk av för att det inte skall blåsa sönder.
- Energi som produceras vid fel tid är i princip värdelös eftersom vi inte idag har goda system för lagring av stora mängder energi.
Situationen då vinden är för svag är lätt att förstå. Om det inte blåser kan orkar vingarna inte röra sig och t.ex. en segelbåt rör sig inte framåt. Gränsen för att ett vindkraft skall börja producera energi ligger vid några meter per sekund. Den kinetiska energin i vinden är proportionell mot vindhastigheten i kvadrat. Då det blåser t.ex. åtta m/s får man ut fyra gånger mera effekt än då det blåser fyra m/s.
Då vinden är tillräckligt stark börjar vingarna gå runt och vindturbinen börjar producera elektricitet. Vingarnas anfallsvinkel kan justeras så att turbinens effekt kan regleras inom vissa gränser. Krafterna på både vingarna och på tornet ökar proportionellt mot vindhastigheten i kvadrat. Man skall då komma ihåg att den vindhastighet vingarna ser inte är den ostörda vindens hastighet långt från kraftverket utan vindhastigheten plus fartvinden förorsakad av vingens egen rörelse. Då vinden är byig och då propellerbladen paserar t.ex. vindskuggan bakom tornet kan detta ge stora plötsliga kraftförändringar som i värsta fall ger upphov till mekaniska resonanser i torn och fundament. Mekaniska resonanser är kända för att bryta sönder nästad vad som helst …
Videon visar hur hängbron över Tacoma Narrows bryts sönder till följd av mekanisk resonans vid storm.
Eftersom ett vindkraftverk inte är helt billigt brukar man stoppa energiproduktionen då vindstyrkan börjar närma sig storm. Ibland går bromsen sönder och då kan kraftverket varva upp utan gräns … vilket brukar leda till katastrof förr eller senare. Observera att bitar från ett vindkraftverk som tuggar sönder sig själv kan flyga upp till en halv kilometer från kraftverket, detsamma gäller is som bildats på bladen. Man behöver av förståeliga skäl ganska stora skyddsområden kring vindturbinerna.
Videon från Youtube visar hur vindkraftverken stängs ett i taget då en stormfront passerar.
Ett vindkraftverks broms går sönder i storm och kraftverket kör sönder sig själv. Slutresultatet är antagligen mekanska resonanser i vingarna vilket gör att en vinge, trots att detta inte borde vara möjligt 😉 , träffar tornet varvid hela kraftverket skrotar sig själv …
Exempel på olika skador på vindkraftverk. Bormsen på ett vindkraftverk kan sluta fungera som i ovanstående video eller så kan den börja slira. Som alla bilister vet blir bromsarna väldigt snabbt glödheta om man glömmer handbromsen på och kör iväg. Om ett vindkraftverk har bromsats men bromsen börjar slira kan detta leda till överhettning och brand. Det är naturligtvis också klart att t.ex. lagerfel i roterande axlar kan ha samma resultat d.v.s. överhettning och brand.
Energi som inte produceras då den skulle behövas eller energi som produceras då den inte behövs ger stora problem i elnätet eftersom energi inte kan lagras i stora mängder. Bilden visar energibehovet i ett område i USA enligt den officiella vebbplatsen. Man kan följa med effektbehovet och tillgången med ca. 5 minuters fördröjning. Observera andelen vindkraft under de senaste dagarn!
Observera den gröna kurvan som representarar vindkraftens andel som ligger extremt nära noll.
Den störande inverkan från vindkraft på nätet och balansering av effekt i hela nätet har gjort att det finns vindkraftsparker som får betalt för att ha turbinerna avstängda.
Intressanta länkar:
http://www.second-opinion.se/energi/view/2564
Larsil2009's Blog 
Kommentera