På grunn av gode vindforhold, er Norge kanskje det landet i Europa som har best forutsetninger for å produsere mye vindkraft, men kraftverkene fører med seg betydelige inngrep i naturen.

 

Ved normalt atmosfæretrykk ved 15 grader celsius veier luft ca 1,225 kg pr. kubikkmeter. Massetettheten avtar imidlertid ved stigende luftfuktighet. Samtidig veier kald luft mer enn varm luft. Ved store høyder er lufttrykket og dermed luftens massetetthet lavere.

 

Eksempelvis: En typisk 2 MW vindmølle har en rotordiameter på 75-80 meter og et rotorareal på 250 m2. Rotorarealet bestemmer hvor mye av energien en vindmølle kan høste fra vinden. Da rotorarealet vokser med kvadratet på rotordiameteren, vil en vindmølle med et dobbelt så stort rotorareal mota 22 = 2 x 2 = 4 ganger så mye energi.

 

Vindhastigheten har stor betydning for den mengde energi som en vindmølle kan omdanne til elektrisitet. Vindens energiinnhold varierer med 3. potens av den gjennomsnittlige vindhastighet. Hvis der er dobbelt så høy vindhastighet, inneholder vinden 23 = 2 x 2 x 2 = 8 ganger så mye energi. Hvordan kan det være at energien i vinden varierer med 3. potens av vindhastigheten? Jo, hvis en bil fordobler sin hastighet, krever det fire gange så mye energi for å stanse bilen (Newtons 2. lov).

Vindmøller utnytter energien ved å bremse vinden. Hvis vi fordobler vindhastigheten, kommer det dobbelt så mange skiver luft gjennom rotoren i sekundet, og hver av skivene inneholder fire ganger så mye energi, som vi lærte av bileksemplet. Grafen viser at ved en vindhastighet på 8 meter i sekundet er der en effekt (energimengde pr. sekund) på 314 Watt pr. kvadratmeter, når vinden står vinkelrett på det rotorarealet. Øker en vindhastigheten til 16 m/s, blir effekten åtte ganger høyere, dvs. 2509 W/m2.

 

Luftens massetetthet

Energien i et legeme som beveger seg er proporsjonal med legemets masse (eller vekt). Bevegelsesenergien i vinden avhenger derfor av luftens masse pr. romenhet, altså luftens massetetthet. Eller med andre ord: jo "tyngere" luft, jo mer energi overføres til vindmøllen.

 

Vindens energiinnhold varierer med 3. potens av den gjennomsnittlige vindhastighet. Hvis der er dobbelt så høy vindhastighet, Vindmøller utnytter energien ved å bremse vinden.

Hvis en fordobler vindhastigheten, kommer det dobbelt så mange skiver luft gjennom rotoren i sekundet, og hver av skivene inneholder fire ganger så mye energi. Grafen til venstre viser at ved en vindhastighet på 8 meter i sekundet er der en effekt (energimengde pr. sekund) på 314 Watt pr. kvadratmeter, når vinden står vinkelrett på det rotorarealet. Øker en vindhastigheten til 16 m/s, blir effekten åtte ganger høyere, dvs. 2509 W/m2.

inneholder vinden 8 ganger så mye energi.

Jo mer bevegelsesenergi en vindmølle trekker ut av vinden, jo mer vil vinden bli bremset. Hvis vi forsøkte å trekke all energien ut av vinden, ville luften fjerne sig med hastigheten null, dvs. luften kunne ikke komme seg vekk fra vindmøllen. I så fall ville vi ikke kunne hente noen energi, ettersom ingen vind ville kunne komme frem til vindmøllens rotor. Derfor finnes det en ideell mengde energi som kan taes ut av vinden: En idel vindmølle vil bremse vinden med 2/3 av den opprinnelige hastighet. For å forstå hvorfor, må vi bruke den grunnleggende fysiske lov for vindmøllers aerodynamikk:

Betz' lov

Betz' lov sier at man kan kun omdanne mindre enn 16/27 (eller 59%) av bevegelsesenergien i vinden til mekanisk energi ved å bruke en vindmølle.

Betz' lov ble først formulert av den tyske fysikeren Albert Betz i 1919. Hans bok "Wind-Energie" fra 1926 gir en god gjennomgang av datidens kunnskap om vindkraft og vindmøller.

Vindmøllers energibalanse

Tilbakebetalt på 2-3 måneder

Den energi en vindmølle produserer gjennom sin 20-årige levetid er 80 ganger større enn den energi som trengs for å produsere, vedlikeholde og avvikle vindmøllen. Det tar med andre ord en vindmølle 2-3 måneder å produsere den mengde energi som det har kostet å fremstille og vedlikeholde den. Kilde: windpower

Miljøkonsekvenser av vindkraft

All produksjon og bruk av energi har miljøkonsekvenser. Til tross for at vindkraft er en av de mest miljøvennlige produksjonsformer, kan vindkraftverk forstyrre leveområder for planter og dyr.

De største truslene mot biologisk mangfold både i norsk og global målestokk er nedbygging, oppsplitting av leveområder, arealbruk og arealbruksendringer (herunder opphør av bruk). Dette gjelder også ved utbygging av vindkraftverk.

Anleggsveier og kraftledninger kan fortrenge dyr fra området. Dette vil være spesielt alvorlig for truede, sjeldne eller spesielt sårbare arter. Det vil også kunne være alvorlig hvis spesielle dyre- eller plantesamfunn blir systematisk berørt av vindkraftutbygging. Bygging av anleggsveier vil kunne gi drenering av myr eller demmingseffekter i våtmark slik at vannet blir stillestående og oksygenfattig. Dette kan føre til at de opprinnelige dyr og planter ikke lenger kan leve der. Demmingseffekter kan motvirkes ved å legge rør under veiene, mens et drenert myrområde vanskelig kan tilbakeføres til opprinnelig naturtilstand ved nedleggelse av vindkraftverket.

Store vindmøller vil være blant de mest dominerende byggverk som til nå er utplassert i norsk landskap. Ikke minst gjelder dette i de åpne og lite utbygde landskapstypene langs kysten og i fjellet, der det på grunn av vindforholdene er mest aktuelt å bygge vindkraftverk.

En enkel vindturbin legger ikke beslag på mye areal (10-12 m2 ), men med et stort antall vindturbiner, permanent adkomstvei til disse og tilknytningsledninger til eksisterende kraftledningsnett, kan det samlede arealtapet likevel ha en viss betydning. Så vel jordbruk som inn- og utmarksbeite kan drives tett opptil vindturbinene.

Konflikter med fugl

Det er ikke i dag et tilstrekkelig erfaringsgrunnlag for å vurdere alle konsekvenser av vindkraftanlegg i norske naturtyper. De fleste undersøkelser konkluderer med at faren for fuglekollisjoner er liten. Størrelsen på vindturbinen synes å ha lite å si. Undersøkelsene tyder heller ikke på at kollisjonsfaren øker med høyden og størrelsen på rotordiameteren.

Kraftledninger verre enn vindmøller

Det største problemet i forhold til fugl og vindmølleparker er kollisjon med kraftledninger. Til tross for at svært lite undersøkelser er gjort på konflikten mellom kraftledninger og fugl, viser Bevanger & Thingstad (1988) ved hjelp av innrapporterte gjenfunn av ringmerkede fugler fra ringmerkingssentralen ved Stavanger Museum at kollisjoner med kraftledninger utgjør en betydelig dødsårsak for en rekke fuglearter. Innrapporterte gjenfunn av myrhauker fra England i perioden 1944-1971 viste en gjenfunnsprosent på 22,2% drept som en følge av kollisjon med ledninger, av et materiale på 45 individer.

Det siste nye innen vindkraft:

Statoil skal installere en flytende vindturbinpark med en samlet kapasitet på 30 megawatt i Buchan Deep-området 25 kilometer utenfor kysten av Peterhead.

Det er datterselskapet Hywind Scotland som står bak prosjektet, som Statoil investerer rundt to milliardar kroner i.

Pilotparken, som består av fem vindturbiner, vil levere strøm til om lag 20.000 hjem og blir verdens første flytende vindpark.

Hver av de 125 meter høye vindturbinene har tre 75 meter lange vinger. Hver vinge veier 25 tonn.

Pilotparken vil dekke et område på om lag 4 kvadratkilometer, med havdyp på 95-120 meter.

Gjennomsnittlig vindstyrke i denne delen av Nordsjøen er på rundt 10 meter per sekund.

Sammenlignet med andre former for infrastruktur som radiomaster og høyspentledninger, synes vindturbiner å utgjøre en mindre kollisjonsrisiko. Innvirkning fra vindkraftverk på hekkebestander, rastende og beitende fugl er ikke systematisk undersøkt i Norge, eller i land med sammenlignbar natur. Foretatte undersøkelser fra utlandet er gjort i kulturlandskap. Disse viser liten innvirkning på hekkebestandene. Det synes som om vindkraftverk i noe større grad kan påvirke fuglers bruk av nærområdene til vindparker som rasteplasser. For de fleste fuglearters vedkommende skjer det en gradvis tilvenning til vindturbinene.

I Altamontpasset i USA har det derimot vært problemer. Vindmølleparken ble laget slik at den fungerer som en mur i passet, og er et hinder for gjennomflygning. Her har det vært store problemer med kollisjon og drepte fugler. Derfor er det viktig hvordan parkene plasseres i terrenget.

 

Linker til: