Klimaendringer og økt miljøfokus har for alvor satt alternative energikilder på dagsorden. Vindkraft diskuteres mye i Norge, men hvordan blir vind til strøm? Her forklarer vi hvordan vindmøller lager ren energi.
Vindkraft omdannes til strøm
Når vi er ute og går i kraftig motvind, kjenner vi på kroppen at det kan være kraftig energi i vinden. For vindkraft handler ikke om å skape kraft, men om å omdanne vindens energi til en energiform som vi mennesker kan bruke.
Det er altså vindens bevegelsesenergi som gjøres om til strøm. Det produseres derfor ikke strøm i vindmøllen. Den omdanner en energiform til en annen. Bevegelsesenergi kalles kinetisk energi. Vindmøllen gjør altså kinetisk energi om til elektrisk energi.
Den prosessen skjer ved hjelp av vindmøllas hovedelementer, som er en turbin, vinger og generator.
De fungerer sammen i et relativt enkelt prinsipp. Likevel er det avansert teknologi som kreves for at dagens store vindmøller skal produsere optimalt med strøm.
Teknologien bak vindmøller
Alle vindmøller har tre roterende armer, som kalles vinger. Når vinden tar tak i disse armene, begynner de å rotere rundt. Da får de en skive i turbinen til å rotere. Turbinen er plassert rett bak armene.
Når turbinen roterer, skapes det en fysisk kraft. Den overføres så til generatoren. Generatoren er plassert i generatorhuset, som også kalles «nacellen».
For at dette skal fungere optimalt er det særlig to utfordringer som må løses for en vindmølle.
- Vinden bør treffe vingene rettest mulig
- Vingene bør ikke rotere for raskt
Vinden bør treffe vingene rettest mulig
For å være mest mulig effektiv bør vinden treffe rett på vingene. Dette løses ved at det er festet små sensorer i turbinen. De justerer stadig retningen på turbinen, og vinkelen på vingene. På den måten klarer vindmøllene hele tiden å ta imot vinden på best mulig måte.
Vingene bør ikke rotere for raskt
For at vingene ikke skal rotere for raskt, settes det inn motstand. Dermed beveger vingene seg saktere, men gir større kraft.
For å få maksimalt med strøm ut av den kraften er det ofte en generator mellom de to leddene. Denne forsterkeren, eller giret, har tannhjul i ulike størrelser, som kan mangedoble rotasjonene før kraften kommer til generatoren.
Årsaken til at man ikke ønsker for rask rotasjon på vingene er todelt. For det første lager raske vingeslag en intens støy som kan nå langt. Derfor holdes hastigheten nede delvis av hensyn til folk som bor i nærheten.
I tillegg kan det være farlig med for rask rotasjon. Det kan i verste fall føre til at turbinen spinnes i stykker.
Video som forklarer hvordan en vindmølle produserer strøm
Ulike typer vindmøller
Vindmøller finnes i ulike typer. Likevel er den mest vanlige typen vindturbin horisontalakslede, med tre rotorblader som er festet til den horisontale akselen. I norske vindmølleparker er det stort sett slike vindmøller man finner.
I tillegg til rotor, vinger og generator har vindmøllen et generatorhus. Det er festet til et tårn. Dette høye tårnet er fundamentert i bakken.
De horisontalakslede vindmøllene deles gjerne inn i to kategorier.
- Direktedrevne turbiner
- Girede turbiner
Direktedrevne turbiner
I direktedrevne turbiner dreier generatoren med samme hastighet som bladene.
Girede turbiner
I disse turbinene sørger giret for at generatoren kan ha raskere omdreiningshastighet enn rotorbladene. Dermed kan de ha mindre generator, uten at generatorens effekt reduseres.
Om lag ¾ av vindturbinene i Norge er girede turbiner. Dette kan du lese mer om på NVEs nettsider.
Strøm fra vindmøller i Norge
Det blåser friskt i Norge, og vi er faktisk blant de landene med best vindressurser i Europa.
I hvor stor grad den skal utnyttes er et politisk spørsmål – og det diskuteres kraftig.
Staten subsidierer utbygging av vindkraftverk, fordi det er en ren energikilde. Samtidig er mange motstandere av vindkraftparker, blant annet på grunn av den inngripen det fører til i naturen.
Norwea er en bransjeorganisasjon for vind- og vannkraft i Norge. De har estimert at vindkraftutbygging vil sørge for 10 % av norsk strømproduksjon i årene fremover. De presiserer også at det vil gi billigere strøm, og miljøgevinst. Produksjon av 10 TWh (terawattimer) i året vil kunne kutte 10 millioner tonn CO2 i året, har de beregnet.
Strøm fra vindmøller til havs
Havvind er et eget satsingsområde innen fornybar energi i Norge. I utgangspunktet vil det si at vindmøller plasseres til havs. Foruten plasseringen, så er det også noen andre forskjeller når det gjelder å produsere vindkraft på land og på havet.
Noen viktige punkter er:
- Vindressursene er mer stabile på havet.
- Det er større tilgjengelige områder.
- Det er mindre arealkonflikt.
Noen arealkonflikter er det likevel også til havs. Det gjelder først og fremst i forhold til fiskerinæringen.
Prinsippet med hvordan det lages strøm av vind er det samme også for havvindmøller. Likevel er det mer kostbar utbygging og vedlikehold til havs. Det betyr at foreløpig er strøm fra vindmølleparker til havs dyrere enn landbaserte vindmøller.
Samtidig er det slik at havvindturbiner er betydelig større enn landbaserte vindturbiner, og vil derfor på sikt kunne levere langt mer strøm.
Fagmiljøer jobber fortsatt med å utvikle havvind. Samtidig mener mange at andelen energi fra havvind, spesielt fra flytende havvindturbiner, vil øke kraftig både i Norge og ellers i Europa.
For eksempel forutser Statnett av det blir produsert 15 TWh fra havvind i 2040. NVE estimerer 12 TWh i 2040, noe som vil tilsvare 7,5 % av strømmiksen i Norge.
Statnett estimerer at strøm fra havvind og sol vil være de største kraftkildene i EU i 2050, med produksjon av henholdsvis 1450 TWh og 1300 TWh.
Vindmølleparker i Norge
Foreløpig er det imidlertid strøm fra vindmøller på land som det er blitt satset mest på i Norge.
I årene fra 2010 og til nå er det bygget ut, eller er under utbygging 63 vindkraftverk i landet, med en samlet produksjon på 3,9 TWh, i følge Statkraft.
Til sammen har disse parkene et planområde på 493 kvm. Det tilsvarer 0,13 % av Norge.
Fordeler og ulemper med vindmøller
Det er mange fordeler ved å hente strøm fra vindmøller heller enn fossile energikilder. Først og fremst er det at den er fornybar, og ikke ødelegger klimaet.
Ulempene er i stor grad knyttet til problemer rundt naturinngrep, og fare for habitater til dyr og fugler. En annen ulempe er at det kun produseres strøm når det er tilstrekkelig med vind.
Det er en av årsakene til at Statkraft gjerne fremhever en kombinasjon av vind- og vannkraft som en god løsning når samfunnet skal bli mindre avhengig av fossile energikilder.
Da kan vannkraft bidra i perioder hvor det er lite vind, mens vannressursene kan lagres når vindturbinene går for fullt. Du kan leser mer om Statkrafts satsing på vindmøller på deres nettsider.
Oppsummert
Norge er i full gang med å utvikle vindmøller videre, både på land og til havs. Hvordan strømmen produseres baserer seg på avansert utvikling av et enkelt prinsipp, om å omdanne bevegelsesenergi til elektrisk energi. En vindmølle består av fire hovedkomponenter:
- Vinger
- Turbin
- Generator
- Generatorhus (nacelle)
