Norsk Sluttstrøm
Men det kan stadig være hårdt arbejde at slippe af med den producerede strøm, ihvertfald hvis man vælger den norske løsning :-)
se http://www.youtube.com/watch?v...w928
Kronikken
Din mulighed for at komme til orde med et aktuelt indlæg fra hele det teknologiske univers. Skriv til debat@ing.dk.
Sten Tronæs Frandsen er civilingeniør, dr. techn. og har mere end 25 års erfaring med forskning og udvikling af vindkraft (nu som seniorforsker ved Risø-DTUs afdeling for vindenergi).
SENESTE INDLÆG
EMNER
Spild af vindenergi giver ingen miljøkatastrofer
I et par omgange har Ingeniøren haft historier om den truende situation, at den store gennemslagskraft af vind i elforsyningen forårsager spild af vindenergien. Undervejs er retorikken eskaleret til et punkt, hvor chefredaktør Arne Steinmark for nylig i en leder smed trumf på med fremmaning af hedengangne Thomas vi-har-sejret-af-helvede-til Nielsen for at understrege sagens alvor.
Vi venter i spænding på fortsættelsen: Vil vindspildet fx føre til miljøkatastrofer - måske i klasse med Exxon Valdez olielæk ved Alaska i 1980erne? Ventetiden kunne måske slås ihjel med følgende kedelige fakta om naturen af vindspild og –penetration.
Møllens virkemåde
Først et par ord om vindmøllens virkemåde, som jo laver elektrisk energi ved at konvertere en vis del af den kinetiske energi i vinden, der passerer gennem den cirkel som tegnes af vinge tipperne i deres bevægelse, til elektrisk energi. Den næsten 100-årige Betz Lov udsiger, at den teoretiske grænse for møllens effektivitet er knap 60 %, så naturen påtvinger os indledningsvis et minimumstab på 40 %.
For de nyeste state-of-the-art møller er den maksimale effektivitet endnu et stykke fra de 60 %, nemlig godt 50 %. Sædvanligvis udnyttes denne teknologiske grænse kun i et begrænset vindhastigheds interval af en række forskellige grunde, som der ikke er plads til at komme ind på her. Som et repræsentativt eksempel udnytter møllerne i den store og ret nye offshore vindmøllepark Horns Rev I ca. 20 % af den vindenergi, naturen stiller til rådighed over hele vindhastighedsspektret.
Denne beskedne samlede effektivitet er et positivt teknisk/økonomisk valg, idet det er teknisk og praktisk muligt at bygge en mølle med en totaleffektivitet tæt på 50 %. Som sagt er de 20 % total-effektivitet et aktivt designvalg - med andre valg i designprocessen kunne resultatet være 22 eller 18 % eller et andet tal, uden at man forlods kan sige at den ene mølle er bedre end den anden.
I den sidste del af energikonverteringskæden tabes energi pga. møllernes indbyrdes skyggevirkning samt i transmissionssystemet. Alt i alt betyder det, at før vi er begyndt at nedregulere pga. vindoverløb har vi altså undladt at udnytte langt over 80 % af den vindenergi, naturen stillede til rådighed!
Vindenergiens andel
En og anden kunne jo finde dette spild nedslående, men det udtrykker såmænd bare de fysisk/økonomiske rammer for vindenergiudnyttelse.
Vestdanmarks elforbrug og vindkraftproduktion, time for time, kan downloades fra Energinet.dk. For de første 3 måneder i 2009 er penetrationen af vindenergi i regionen ca. 22 % (ikke at forveksle med procenterne ovenfor vedr. vindmøllens effektivitet i forhold til den naturlige ressource), hvilket betyder, at vindenergiandelen er 22 % af elforbruget i Vestdanmark, inkl. mulig eksport til nabolande.
Fig 1: Vestdanmarks elforbrug og den faktiske vindkraftproduktion ganget med 2, time for time for den første måned af 2009. Vindproduktionen overstiger jævnligt forbruget, og med 0-eksport er der i dette tilfælde en vindpenetration på knap 40 % (fra Energinet.dk).
Tænker man sig, at man af en eller anden grund ikke ønsker at handle energi med de omgivende energi systemer, da må vindproduktionen til enhver tid holdes under forbruget, og med de nævnte 3 måneders forbrugsdata data fører en sådan strategi til en nedgang i vindproduktionen på ca. 0,1 %, altså stort set ingenting. Ved at opskalere den faktiske vindproduktion kan samme data bruges til at få et indtryk af, hvordan vindoverløbet vokser med vindpenetration og i illustrationen er den installerede vindeffekt fordoblet i forhold til den faktiske.
Som det ses overstiger vindproduktionen nu jævnligt forbruget og med 0-eksport er der i dette tilfælde en vindpenetration på knap 40 % og der må bort/nedreguleres ca. 10 % af den produktion, der er mulig med de eksisterende vindmøller.
Det tilsvarende vindoverløb
Den anden figur viser sammenhængen mellem vindpenetration og tilsvarende vindoverløb, beregnet ud fra de samme data ved at opskalere vindproduktionen med en voksende faktor. Det ses, at størrelsen af den bortskaffede vindenergi tager fart ved et vindgennemslag på 30-40 % og ved 50 % er overløbet ca. 25 %. Flere og bedre data og en grundigere analyse vil sikkert påvirke tallene, men vil ikke ændre det grundlæggende billede: der vil ved ca. en fordobling af den nuværende installerede vindeffekt til 40 %, kun være 10 % mindre vindproduktion, end hvis der ikke var lagt begrænsninger på vindproduktionen - stadig med strategien at produktionen ikke må overstige forbruget. Dette er så lille en driftmæssig indgriben, at den ikke adskiller sig fra virkningen af almindelige møllekonstruktive variationer. 
Fig. 2: Sammenhængen mellem vindpenetration og tilsvarende vindoverløb, beregnet ud fra de samme data ved at opskalere vindproduktionen med en voksende faktor. Størrelsen af den bortskaffede vindenergi tager fart ved et vindgennemslag på 30-40 %
Dyrere produktion
Hvad er så resultatet af et lejlighedsvis og varierende spild af produktionen fra møllerne?
Vel, miljømæssigt er der naturligvis ingen rimelig parallelitet i olieforurening og det faktum, at vi lejlighedsvis undlader at udnytte en vedvarende energikilde fuldt ud. I en ren energibalancebetragtning er der derfor kun én effekt af høj vindpenetration, nemlig at produktionen bliver dyrere svarende til den lavere produktion.
Hvis, som tidligere eksemplificeret, penetration og overløb er henholdsvis 40 og 10 %, så bliver omkostningen per vindmølleproduceret kWh ca. 10% højere, et problem som her og nu og ganske enkelt løses ved at betale mølleejeren 10% mere per produceret kWh.
Summa summarum:
1) For energiressourcen ’vindenergi’ er begrebet spild meningsløst - behovet for bortskaffelse af overskudsenergi for store vindpenetrationsgrader afhænger i højeste grad af, hvordan man har valgt at konstruere møllen.
2) I miljømæssig sammenhæng er der selvfølgelig ikke nogen sammenligning mellem vindspild og oliespild – selv om ordvalget lokker til associationen, og
3) For vindpenetration over 40-50 % er der til gengæld en betydelig udfordring i aktivt at tilpasse elsystemet til vindkraftelementet. Men det er en anden historie, som distributions- og energiselskaber og forskningsmiljøer heldigvis er i gang med at fortælle.
03. sep 2009 kl 13:40
Design
Vindturbiner er historisk designet med to parametre: At optimere tilbagebetalingen og at der er en lav penetration af vind i elsystemet. Derfor er de fleste ældre designs højtvindsmøller som yder maks fra omkring 13-14 m/s. Men i dag er mange af højtvinds lokationerne udnyttet og penetrationen af vind i elsystemet er øget.
Derfor designes møller i dag ofte med en lavere vindhastighed som maks. Dvs at de måske producerer maks omkring 10-12 m/s. Så toppene på vindelproduktionen bliver fladet mere ud og produktionen siger ved lavere vindhastigheder. Hvilket jo alt i alt er en fordel, hvis vi skal have mere vindel i nettet.
Ejere af vindmøller er klart interesseret i så kort tilbagebetalingtid som muligt, men ved maks produktion er deres strøm jo ikke så meget værd, da der er et stor udbud af strøm på nettet. Dermed kan det være en fordel at vindmøllerne ikke producerer maks når det blæser meget. Ved ikke at gøre det, forlænges møllens levetid i den anden ende, men der er naturligvis den hage at en krone om ti år er mindre værd end en krone i dag.
Dermed er der heller ikke tale om spild ved ikke at lade møllen producere maksimalt, men bare at økonomien bliver en anelse dårligere.
En måde at undgå overproduktion på, er at vindstrøm til dels også skal afregnes efter udbud og efterspørgsel (plus et eller andet). Derved vil ejerne af vindmøllerne begynde at regulere deres produktion efter hvornår og hvor meget at det kan betale sig at køre med dem.
Der er jo ingen grund til at staten betaler vindmølleejerene for at køre fuld skrald med møllerne og bagefter forærer strømmen til vores venlige nabolande, hvis de ikke ligefrem skal betale dem for at aftage det.
Så ved at ændre på reguleringen af vindel markedet, kan vi fremme at vindmølleejere efterspørger nogle designs som bedre kan passes ind i nettet og som bliver driftet efter hvad der er markedsmæssigt fornuftigt.
Vh Troels
03. sep 2009 kl 14:07
Re: Design
Troels
Da vind jo er så utroligt billigt ser det klart at man ikke skal slide sine møller op for at betale kunder for at modtage strømmen.
Det er interesant at høre at man også nu går efter de mere moderate vindhastigheder.
Jeg glæder mig så til vindrosenes tilbagekomst som almindelige trækdyr for pumpning,savning.
At prisen på trykluft i et almindeligt firma som er en stor udgift. ikke har fået et firma til at lave vindroser til formålet er en gåde.
Vindroser er godt nok mere materialekrævende end hurtigløberne, men også mere simple i materiale og konstruktion.
03. sep 2009 kl 14:12
Re: Design
En måde at undgå overproduktion på, er at vindstrøm til dels også skal afregnes efter udbud og efterspørgsel (plus et eller andet).
Til dels!? - Plus et eller andet!?
Vi bør straks ophøre med at give noget som helst tilskud til vindmøller i Danmark, indtil vi er parate til at anvende el fra dem. En sværm af møller, der leverer el på ujævne måder, er en pest i vort el-system, fordi vi intet har gjort for at kunne anvende el fra møller. Vi skal anvende skattekroner på at bygge nogle meget store vanddepoter med pumper og generatorer, og når disse lagre sikrer el-forsyningen i Danmark ved at modtage ujævnt og afgive jævnt, først da skal vi se på hvad el-priser reelt er værd, ved at udfase kulkraft og bygge mange flere og større vindmøller til havs. Og indtil da: Vindmøller skal sælges til lande der i forvejen har vanddepoter. De hører slet ikke hjemme i Danmark endnu.
Re: Re: Design
Bjarke, vindroser har en anden karakteristik, nemlig at de fungerer maks ved meget lave vindhastigheder og derfor kører de maks en stor del af tiden og er gode til f.eks. at pumpe vand med.
Og det er faktisk i den retning at vi skal med vindmøller, hvis man ønsker at have en stor penetration i nettet af vindel. For samfundet kan jo ikke aftage el som vinden blæser ;-)
Carsten, du bør nok læse både Stens indlæg og mit eget igen. Det scenarie du beskriver er ikke en korrekt afspejling af virkeligheden som den er i dag. Desuden argumenterer jeg netop for at vi har nået en grænse for hvad der er formålstjensteligt med det nuværende setup, og ved at indrette afregningen a vindmølleel på rette vis, dvs at lave priser slår igennem til vindmølleejerne, så kan vi få markedet til at regulere sig selv.
Desuden er der jo ikke tale om at vi i fremtiden skal have 100% af vores strøm fra vind, og det er jo lidt det som du stiller op.
Vh Troels
03. sep 2009 kl 15:04
Økonomi
Beregningerne over de økonomiske konsekvenser af en øget vindmølleandel forekommer mig noget simplificerede.
Når det ikke blæser, er vindens andel af elproduktionen stadig 0, så vi har altså stadig brug for vores eksisterende kraftværker.
Som så mange andre produktionsenheder har de både variable og (store) faste omkostninger. Med en mindre årlig produktion, må produktionsprisen for kraftværkerne nødvendigvis stige.
Det løses selvfølgeligt ganske enkelt ved at betale x% mere til kraftværkerne :-)
Re: Økonomi
Når det ikke blæser, [...]
Hvor tit er det lige at det overhovedet ikke blæser noget sted indenfor Danmarks terriotorial grænse ?
Poul-Henning
03. sep 2009 kl 16:31
Re: Re: Økonomi
Hvor tit er det lige at det overhovedet ikke blæser noget sted indenfor Danmarks terriotorial grænse ?
Skal jeg forstå kommentaren således, at du synes at den økonomiske redegørelse er dækkende ?
Grundlaget for bloggerens beregninger er den viste graf.
Territorialgrænser indgår ikke i den, så jeg synes ikke din kommentar er særlig relevant. Jeg kommenterede ikke muligheden for at blive forsynet fra møller placeret i alle hjørner af riget, det gør bloggeren heller ikke.
Iflg grafen er der nul vind produktion 6 gange på den viste måned.
06. sep 2009 kl 12:44
Re: Re: Økonomi
Sten T Frandsen har jo ret. Er det galt at vindmøllerne ikke kan afsætte al den el de kan lave?
Det betragtes jo ikke som et problem at kraftværkerne ikke kører på fuld kraft hele tiden!
Den forgangne uge har vist, at vi godt kan klare at vindmøllerne leverer 2/3 af den totale energi, så ved udbygning med flere møller, måske optimeret til lavere vind, kunne man få dækket nogle af hullerne, hvor de eksisterende ikke laver nok.
At så nogle møller må drosles ned, når det rigtig blæser, det er jo bare vilkårene.
I øvrigt er det pudsigt og heldigt i Danmark, at vindmøllerne ser ud til at producere mest om dagen, hvor behovet er størst.
Re: Re: Re: Økonomi
I øvrigt er det pudsigt og heldigt i Danmark, at vindmøllerne ser ud til at producere mest om dagen, hvor behovet er størst.
Det er faktisk ikke held, det er termodynamik/meteologi:
Vinde drives af tryk og temperaturforskelle og disse er størst når solen tilfører atmosfærens gasser energi.
Dette ses mest tydeligt under et sommerhøjtryk, hvor det blæser om dagen, og er helt vindstille om natten.
Poul-Henning
06. sep 2009 kl 13:29
Re: Re: Re: Re: Økonomi
I miljømæssig sammenhæng er der selvfølgelig ikke nogen sammenligning mellem vindspild og oliespild – selv om ordvalget lokker til associationen,
Og oven i købet må overskudet af strøm vel fortrænge en mere forurenende produktion i udlandet, (eller spare på vandet i magasinet), dvs spild er der på ingen måde...
06. sep 2009 kl 16:23
Re: Re: Re: Re: Re: Økonomi
Og oven i købet må overskudet af strøm vel fortrænge en mere forurenende produktion i udlandet, (eller spare på vandet i magasinet), dvs spild er der på ingen måde
Nej, dansk eloverskud giver også problemer i udlandet. De har desværre også adopteret den danske model for samproduktion mellem el og varme, resultatet er at f.eks. Tyskland brænder kul mv. af for at producere varme uden elproduktion, når de danske og tyske vindmøller "løber" løbsk.
Vi kan ikke forvente betaling fra udlandet på et voksende dansk problem, hvorfor vi må lære selv at løse problemet i Danmark.
Desværre for vindmøllerne er den største udbygning sket i et område med stort set sammenfalden vejrfronter, hvilket betyder at vindmøllerne i Norge, Danmark og Tyskland producere el på stort set samme tidspunkter. At vi tillige har udbygget kabelforbindelserne nord / syd i stedet for øst / vest øger blot problemet.
06. sep 2009 kl 17:02
Re: Norsk Sluttstrøm
Men det kan stadig være hårdt arbejde at slippe af med den producerede strøm, ihvertfald hvis man vælger den norske løsning :-)
se http://www.youtube.com/watch?v...w928
Den må i ikke gå glip af :-))))
06. sep 2009 kl 17:07
Re: Re: Norsk Sluttstrøm
Et mere præcist link udbedes Søren. :-(
Hvad hedder vidioen du gerne så vi så ?
06. sep 2009 kl 17:21
Re: Re: Re: Re: Økonomi
I øvrigt er det pudsigt og heldigt i Danmark, at vindmøllerne ser ud til at producere mest om dagen, hvor behovet er størst.
Det er faktisk ikke held, det er termodynamik/meteologi:
Vinde drives af tryk og temperaturforskelle og disse er størst når solen tilfører atmosfærens gasser energi.
Dette ses mest tydeligt under et sommerhøjtryk, hvor det blæser om dagen, og er helt vindstille om natten.
Poul-Henning
Yderligere pudsigt og heldigt er det så at det blæser langt mere om vinteren end om sommeren, hvor der jo ikke er meget sol.
Men der er dag/natforskellen selvfølgelig ikke udtalt.
Den underliggende karekteristik er derfor: mere vind om dagen end om natten og mere om vinteren end om sommeren.
Denne underliggende karakteristik er desværre klippet i stykker af de vandrende vejrsystemer, men hvis man downloader vinddata fra Energinet.dk for 9 hele år (2000 - 2009), og lægger disse oven i hinanden, træder denne underliggende karakterikstik meget tydeligt frem.
Den samme karakteristik træder frem hvis man lægger data sammen, målt over et og samme år, men fra 9 helt forskellige steder fordelt over et meget større område end Danmark.
Derfor er vindkraft, trods den ustadige karakter vi ser i DK, faktisk ret gunstigt at tilpasse i en større sammenhæng.
06. sep 2009 kl 17:23
Re: Re: Re: Norsk Sluttstrøm
Et mere præcist link udbedes Søren. :-(
Hvad hedder vidioen du gerne så vi så ?
Du kan ikke bruge linket i citatet, men det er Niels Chr. Nielsen's link fra første indlæg jeg omtaler. Her er det igen:
http://www.youtube.com/watch?v...w928
- aldeles talentfuldt ;-)
06. sep 2009 kl 17:36
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Økonomi
Nej, dansk eloverskud giver også problemer i udlandet. De har desværre også adopteret den danske model for samproduktion mellem el og varme, resultatet er at f.eks. Tyskland brænder kul mv. af for at producere varme uden elproduktion, når de danske og tyske vindmøller "løber" løbsk.
Bare man så ikke opfatter det sådan at det er eloverskuddet der er problemet. Problemet er samproduktionen mellem el og varme, som gør at varmebehovet fortsat gør os afhængige af at brænde fossiler af, og elproduktionen dermed bliver til overskud.
El-"overskuddet", som følge af vindkraft i fyringssæsonen, kommer meget belejligt præcist når vi har brug for det, nemlig når det blæser og chill-faktoren gør at vi behøver opvarmning, så det er reelt slet ikke noget overskud.
Sagt med andre ord er det en resource der automatisk følger behovet.
- Så det er da tosset ikke at udnytte muligheden for at omsætte vinden direkte til opvarmning, når det er vinden der forårsager behovet.
06. sep 2009 kl 18:05
Re: Re: Design
Jeg glæder mig så til vindrosenes tilbagekomst som almindelige trækdyr for pumpning,savning.
At prisen på trykluft i et almindeligt firma som er en stor udgift. ikke har fået et firma til at lave vindroser til formålet er en gåde.
Vindroser er godt nok mere materialekrævende end hurtigløberne, men også mere simple i materiale og konstruktion.
Bjarke, vindroser er mig bekendt ikke mere energieffektive end 3-vingede møller. Ej heller ved lavere vindhastigheder.
Som du sikkert forstod, hvis du læste Sten Tronæs Frandsen's artikel, så byder betz lov et maksimum på 60% udnyttelse af vindens energi, indenfor det bestrøgne areal, hvilket kun er muligt i teorien.
Måden at udnytte de lavere vindhastigheder på idag, er derfor at øge det bestrøgne areal, uden at øge den mekaniske modstand i generator og gearkasse.
I praksis vil det sige at sætte vingerne fra en 3 MW mølle på en 2 MW nacelle. Denne koster ikke meget mere end en "normal" 2 MW mølle, men den producerer mindst det samme som en 3 MW ved lav og middel vind, men den må opgive allerede ved 10 m/s, hvor den producerer 2 MW.
En "normal" 3 MW producerer også 2 MW ved 10 m/s, men kan altså producere 3 MW ved 13 m/s, men er til gengælde 50% dyrere end en "normal" 2 MW.
Man har derfor, i forhold til en "normal" 2 MW, fået 50% gevinst ved 0-10 m/s, uden at miste noget ved 13 m/s.
I forhold til en "normal" 3 MW, har man ikke mistet noget fra 0-10 m/s, men mistet 33% ved 13 m/s. Til gengæld er strømmen fra 0-10 m/s næsten 33% billigere, og kun en anelse dyrere ved 13 m/s.
Re: Re: Re: Design
Måden at udnytte de lavere vindhastigheder på idag, er derfor at øge det bestrøgne areal, uden at øge den mekaniske modstand i generator og gearkasse.
Hvor stort, hvis noget, reguleringsinterval give vingernes rotation om deres længdeakse ?
Bruger man kun denne rotation til at bremse med, eller opnår man også ad den vej en tilpasning til vindhastigheden ?
Poul-Henning
06. sep 2009 kl 18:29
Re: Re: Økonomi
Hvor tit er det lige at det overhovedet ikke blæser noget sted indenfor Danmarks terriotorial grænse ?
Poul-Henning
Og endnu bedre, hvor tit sker det lige det ikke blæser kraftigt et eller andet sted i Europa, når det er vindstille et andet sted ??
Formentligt uhyre sjældent, om nogen sinde.
Derfor er det hensigtsmæssigt først og fremmest at transmittere overskudsstrømmen der hen i Europa hvor det ikke blæser, frem for at lagre den til senere brug.
06. sep 2009 kl 18:36
Re: Re: Re: Re: Design
Hvor stort, hvis noget, reguleringsinterval give vingernes rotation om deres længdeakse ?
Bruger man kun denne rotation til at bremse med, eller opnår man også ad den vej en tilpasning til vindhastigheden ?
Du mener "pitch".
Det bruger man til at afpasse omdrejningstallet med.
Op til en vis vindhastighed holdes vingen i maksimalt indgreb til vinden, og rpm holdes ved at generatoren yder mere effekt. Derefter reduceres angrebsvinklen i takt med hårdere vind.
På denne måde får man en forholdsvis større effekt ved de lavere vindhastigheder.
Ved ekstreme vindhastigheder (jeg mener det er typisk 25 m/s) pitches vingen helt op i neutral angrebsvinkel, og rotoren bremses mekanisk.
Log ind
Ingeniør-job »
- INVISIO Communications A/S
- QA manager for Invisio Communications A/S
- Langebæk Logistik A/S
- Arbejd for Danmarks førende virksomheder som rådgivningskonsulent
- Post Danmark
- Ledere for vedligehold til Post Danmark engineering i Århus og København
- NIRAS A/S
- Ingeniører til marine-anlæg og offshore vind området til Allerød og Aarhus
Kursus & Efteruddannelse »
- 4D Konsulenterne A/S
- Business Intelligence (BI) Grundlæggende
- Dansk Konstruktions- og Betoninstitut
- M601 Renovering af murværk
- Byggecentrum
- V&S Prisdata
- Niels Brock
- Blindskrift - Tastaturbetjening til indskrivning af tekst (AMU-kursus)
- Seneste nyt
- Mest læste
- Debatterede
- Solcelleanlæg kan ødelægge dit tag
- Succes: Ny raketmotor nåede 70 procent af maksimal kraft
- Rejsekortet er tre gange dyrere for trafikselskaberne end klippekort
- Så tanker vi raketten - OPDATERES
- Sådan følger du sommerens raketopsendelser på ing.dk
- Sådan bliver DTU's nye vindtunnel
- Kortlægger cæsium-nedfald i Jotunheimen 26 år efter Tjernobyl
- Er mørkt stof en negativ tyngdekraft?
- Energiteknologier skal gøre op med militærets massive olieforbrug
- Pentagon sigter på dansk energiteknologi
8
DEBAT »
- 8
- 18
- 4
- 20
- 1
- 10
- 11
- 53
- 5
- 35
