Energi / Vindkraftverk

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Allmänt om energi
Energi är ett ämne som inte alltid är lätt att förklara vad det är. Dom flesta vet att energi behövs för att något ska hända, det behövs för att växter, djur och andra levande organismer ska kunna leva.

Det finns många olika former av energi. Dessa är en del former:
• Elektrisk energi: Det är när laddade partiklar t.ex. elektroner är i rörelse. När en metall leder elektrisk ström är det alltid elektroner som rör sig i metallen.
• Ljudvågor: Ljudvågor har en energi som kan t.ex. få trumhinnorna att vibrera så att vi uppfattar ljud.
• Elektromagnetisk strålning: Ljus är energisk strålning
• Kemiskt bunden energi: Denna energi finns i sockermolekyler och i andra energirika ämnen. Denna energi är kroppens bränsle, som får oss att orka röra oss. Ved, kol och andra brännbara ämnen innehåller också kemiskt bunden energi. Energin omvandlas till värme under förbränning.
• Kärnenergi: energin finns lagrad i atomkärnor och kan omvandlas till bl.a. strålningsenergi i samband med kärnreaktioner.
• Lägesenergi och rörelseenergi: Om man släpper ner en större sten på t.ex. ett ägg, så krossas det. Energin som skapas vid fallet kallas lägesenergi. Denna energi ökar med stenens tyngd och med höjden över marken. I takt med fallet så minskar lägesenergin och samtidigt ökar stenens fart eftersom att under ett fritt fall så accelererar stenen fritt. När stenens fart ökar så ökar också rörelseenergin, man kan säga att lägesenergin omvandlas till rörelseenergi under fallet.
Verkningsgrad
Ungefär 30 % av energin i bensin används till att få bilen att åka framåt. Resten kan inte utnyttjas. Därför säger man att verkningsgraden av bensin i bil är 30 %. Verkningsgraden för ett koleldat kraftverk är ungefär 40 %. Det innebär att 40 % av kolets energi frigörs och omvandlas till elektrisk energi.

Energienheter
Energi kan mätas i olika enheter. För kemiskt bunden energi används ofta enheten 1 joule. När man pratar om mat använder man ofta den äldre enheten kalori (1 cal). 1 cal = 4,2 kilojoule (kJ)
I samband med elektrisk energi används ofta enheten 1 wattsekund (1 Ws) eller 1 Wattimme (1Wh)


Vindkraftverk
Energi som utvinns från vinden kallas vindkraft. Människan har använt vindkraft i århundraden till väderkvarnar, segelfartyg och andra sorters kvarnar. Men det var inte först på slutet av 1900talet som vindkraft har fått betydelse för elproduktion. Energikällan är en ren och förnybar och i ett gott vindläge på land ger ca 2 miljoner kWh per år.

Ett vindkraftverk omvandlar vindens rörelseenergi till elektrisk energi. Vindkraftverk placeras ofta nära kusten för att få kustvindarna, vilka är väldigt starka. Desto högre upp man sätter ett vindkraftverk desto mer energi kan utvinnas. Normalt så är ett vindkraftverk ca 30-60 meter högt. I vindkraftverken finns det ett styrsystem som övervakar vindhastigheten, vindriktningen, temperaturen och generatorn, samt växellåda och bromssystem. Styrsystemet håller koll så att allting fungerar. Styrsystemet reglerar också bladinställningarna, varvtal och vänder maskinhuset mot vinden för att få så mycket energi som möjligt.
Rörelseenergin överförs till en generator som omvandlar rörelseenergin till elektrisk energi och överförs sedan vidare till en transformator som anpassar energin för att sedan skickas ut i elnäten.
Normalt producerar vindkraftverken el mellan 4 och 25 m/s. Men dom är konstruerade att tåla upp till 70 m/s.

Globalt så är elproduktionen med vindkraft liten, men i få länder har den större betydelse. I Danmark kommer t.ex. 23 % av all energi från vindkraftverk. Men också i Tyskland, Spanien, USA och indien använder man mycket vindkraft. Man gissar på en snabb ökning av vindkraftenergi, och orsaken till detta är dels förbättrad teknologi med större vindkraftverk. Men också är en orsak att priserna på energi har ökat kraftigt.

Efter 25 år är det sagt att man ska riva vindkraftverken för att materialet börjar bli för trött och börjar rasa ihop. Men materialet går att återvinna och man kan bygga nya vindkraftverk.
Rotor med horisontell axel
Alla vindkraftverk med horisontell axel har rotorn och generatorn placerade längst upp i ett torn. Detta måste göras så att rotorn kan vridas så att den pekar mot vindriktningen. I små anläggningar brukar vridningen åstadkommas av en vinge som är riktad rakt bakåt från rotorn och som tvingas in i vindriktningen av vinden. Stora kraftverk har ett styrsystem för vridningen, bestående av en vindmätare och en servomotor.
Rotor med vertikal axel
Vindkraftverk med vertikalt placerad rotoraxel kräver, beroende på utförande, lite större bladyta och dessutom extra bärarmar jämfört med horisontell rotoraxel, men behöver å andra sidan inte ett system som ser till att bladen alltid är vända mot vinden för maximal energiutvinning. Vertikal rotoraxel kan därför möjliggöra en enklare konstruktion. Vertikalaxlade turbiner bullrar mindre än horistontalaxlade.

Vindkraftverk och miljö

Vindkraft har både fördelar och nackdelar. Det som är bra med vindkraft är att energikällan är förnybar. Men vingarna på vindkraftverken kan vara en fara för fåglar. Det är dokumenterat att t.ex. havsörnar som rör sig inom mindre revir där det finns vindkraftverk har blivit skadade i de roterande bladen. Men vindkraftverken förorenar inte naturen men för människor kan vindkraftverken vara störande. Vindkraftverken låter när de är i arbete, även om volymen idag är mycket låg. Men ljudet är oundvikligt för att ljudet kommer till när vinden träffar rotorbladen. Ljudet alstras i den yttre delen av rotorbladen när rotorbladen skär igenom luften av den turbulens som uppstår. Ett typiskt värde för buller från ett ensamt 150 meter högt vindkraftverk på 2MW vid 12 m/s vindhastighet är 107.5 dB(A).
Länsstyrelsen anger idag ett avstånd till bostäder på minst 400 m med hänsyn till ljudet från rotorvingarna.

Jämförelse med andra energikällor
Idag finns det ca 830 vindkraftverk i Sverige. Dessa producerar ungefär 1 TWh per år. Det är tänkt att i Sverige år 2015 nå upp till en produktion av ca 10 TWh. Ungefär lika mycket som 5 vattenkraftverk av Harsprångets storlek, ett sådant kraftverk producerar 2100 GWh per år.
Havsbaserade vindkraftverk byggs ofta med betydligt större effekt för att få ett bättre energiutbyte genom de väsentligt högre investeringskostnaderna för överföringen till land och även högre servicekostnader i miljön.
Sammanfattning
Energi är ett ämne som inte alltid är lätt att förklara vad det är. Dom flesta vet att energi behövs för att något ska hända, det behövs för att växter, djur och andra levande organismer ska kunna leva. Det finns olika sorters energi som t.ex. Rörelseenergi, lägesenergi och elektrisk energi. Men det finns många fler sorters energi. Ungefär 30 % av energin i bensin används till att få bilen att åka framåt. Resten kan inte utnyttjas. Därför säger man att verkningsgraden av bensin i bil är 30 %. Verkningsgraden för ett koleldat kraftverk är ungefär 40 %. Det innebär att 40 % av kolets energi frigörs och omvandlas till elektrisk energi.

Vindkraftverk är en miljövänlig energikälla som inte förorenar naturen och energikällan är förnybar. Men fåglar kan flyga in i roterbladen så att dem skadas eller dödas och människor kan känna sig störda av ljudet från kraftverken. Vindkraftverken omvandlar vindens rörelseenergi till elektrisk energi. Vindkraftverk placeras ofta nära kusten för att få kustvindarna, vilka är väldigt starka. Desto högre upp man sätter ett vindkraftverk desto mer energi kan utvinnas. Normalt så är ett vindkraftverk ca 30-60 meter högt. Rörelseenergin överförs till en generator som omvandlar rörelseenergin till ...