Vindkraft är energikällan som ständigt är under utveckling och i sökandet efter allt mer effektiva kraftverk blir alla parametrar av betydelse när man ska välja turbiner. I en av Vattenfalls största investeringar någonsin inom förnybar energi har man valt 8 MW-turbiner från Siemens Gamesa till de tre nya vindkraftparkerna Kriegers Flak i Östersjön och Vesterhav Syd och Nord i Nordsjön.
De nya vindkraftverken som installerats i danska farvatten har en rotordiameter på hela 167 meter. Från deras positioner kommer rotorbladen att ”rita” cirklar i luften som är 18 procent större än vad leverantörens tidigare kraftverk klarar av – en ökning som motsvarar nästan en halv fotbollsplan i yta. Om du vill veta mer om vindkraftparken Kriegers Flak - läs vår artikel Vattenfall, Novo Nordisk och Novozymes i långsiktigt avtal.
Mellan 2020 och 2022 kommer totalt 113 nya vindkraftverk att börja snurra i parkerna, och tillsammans med vindkraftparken Horns Rev 3, som Vattenfall bygger i Nordsjön, kommer de tre parkerna att leverera nästan 1 400 MW ny förnybar kapacitet. Energiproduktionen motsvarar elektricitet som räcker för att försörja nästan 1,5 miljoner hushåll.
Totalt investerar Vattenfall mer än 20 miljarder danska kronor för att skynda på utvecklingen av hållbar energi i landet fram till år 2022. Enligt branschorganisationen Dansk Energi kommer vindkraftverk om några år att täcka motsvarande 60 procent av Danmarks elanvändning. Det är en kraftig ökning jämfört med det första halvåret 2017 då siffran var 45 procent.
Så fungerar vindkraft
Vindturbiner omvandlar vind till el. De placeras oftast i grupper, så kallade vindkraftparker, på land eller till havs. Vinden driver turbinens blad och nav, som utgör rotorn. Turbinens axel är kopplad till en generator som sitter i tornets övre del. Mellan rotorn och generatorn finns vanligtvis en växellåda som växlar upp rotorns lägre hastighet till en högre hastighet som passar generatorn.
Ett automatiskt system håller turbinen riktad mot vinden. På så sätt kan vinden utnyttjas på bästa sätt, oavsett varifrån det blåser. Turbinbladen görs oftast av mycket slitstark glasfiberarmerad plast och ibland av förstärkt kolfiber. Blixtskydd (UV-ljus) finns inbyggt i vingarna.
Vindkraftparker
En stor vindkraftpark kan bestå av hundratals enskilda vindturbiner som kopplats samman i ett transmissionssystem. Avståndet mellan turbinerna i vindkraftparker bör vara mellan fyra och tio gånger rotordiametern, beroende på vindförhållandena. På så sätt minimeras effektivitetsförluster.
Havsbaserade vindkraftverk är anslutna via interna nät till en transformatorstation till havs, där spänningen ökas för att förbättra överföringen över långa avstånd. Från transformatorstationen leds elen till en driftcentral på land och sedan ut i nätet.
Vindstyrka på minst 3 Beaufort (3,4 m/s) krävs
Om vinden endast är svag eller om det är helt vindstilla står turbinerna stilla i standbyläge. När vindstyrkan ökar till en tillräcklig nivå (omkring 4 m/s) aktiveras turbinen automatiskt. Full styrka uppnås när det blåser ungefär 12–14 meter per sekund. Vid starka vindar (mer än ca 25 m/s) stängs turbinen av för att förhindra onödiga förslitningar.
För att en vindkraftpark ska vara lönsam krävs goda vindförhållanden. När ett tänkbart område har hittats görs grundliga undersökningar av de geografiska omgivningarna, befintliga vägar, elnät, närhet till bostadshus, flora och fauna och eventuella områden med begränsat tillträde. Att få de närboende att acceptera bygget av en ny vindkraftspark kan ibland vara den allra största utmaningen.
Vindkraft i framtiden
Forsknings- och utvecklingsarbetet är främst inriktat på vindkraftparksoptimering och ökad tillförlitlighet, miljöhänsyn och verkningsgrad.
Sedan de första vindkraftverken byggdes i slutet av 1970-talet har tekniken utvecklats mycket. Idag är vingarna 16 gånger större och vindkraftparkerna producerar 100 gånger mer elektricitet.
Mer vindkraft byggs till havs
En av anledningarna till att turbinstorleken har ökat är att allt fler vindkraftverk byggs till havs. Fördelen med att förlägga vindkraftverk till havs är att det blåser mer och det finns mindre risk för konflikter med närboende.
Forsknings- och utvecklingsarbetet är främst inriktat på att optimera vindkraftparker och att öka tillförlitligheten och kostnadseffektiviteten. Det finns också projekt som strävar efter att minska vindkraftens beroende av underhåll och att underlätta montering. Ytterligare standardisering och digitalisering av underhåll och datahantering kommer också att vara ett viktigt område.
Fokus på tillförlitlig drift
En viktig utmaning är att göra vindkraftverken tillförlitliga. En vindturbin har en livstid på omkring 20 år, och för att den ska vara lönsam måste den producera el under större delen av denna tid. Alla störningar måste minimeras. Alla reparationer och byten av delar minskar driftstiden och påverkar lönsamheten direkt.
Omfattande forskning utförs också kring framtidens elnät, eftersom ökad elproduktion från vindkraft kommer att ställa nya krav på nätens funktioner. De högsta säkerhetsstandarderna krävs för att bygga och driva vindkraftparker.
EU fortsätter att investera i vindkraft
2020 väntas vindkraft stå för 14 procent av den el som förbrukas inom EU. EU- kommissionen har startat ett forskningsprogram i syfte att förbättra den tekniska funktionen hos turbiner samtidigt som de ekonomiska förutsättningarna ska förbättras. Forskningsprogrammet innefattar forskningsmedel om sex miljarder euro fram till 2020.
Läs mer om vindkraft i vår bloggartikel Nya jätteturbinen ändrar spelplanen för hållbar energi.