Vindkraft kräver utrymme

Vindkraft är ett hett ämne, många har synpunkter men få har kunskaper. Ämnet är också aktuellt i valdebatten. Tyvärr är det ofta politiker och beslutsfattare som saknar kunnande och inte ens söker fakta. Här en liten sammanfattning.

Vindkraftverk består oftast av ståltorn med ett vridbart maskinhus på toppen. En trebladig propeller driver en generator via en växellåda. Vissa fabrikat har direktdrift men generatorn blir då större. Generatorn är oftast en asynkrongenerator, den är inte i fas med nätets 50 Hz och strömmen måste omformas innan den matas ut på nätet. Bladen är uppbyggda med kol- och/eller glasfiberarmerad epoxi på en kärna, som ofta är balsaträ. Alternativt används en kärna av skumplast, men det torde vara dyrare.
Man använder armerad epoxi eftersom det ger den lättaste konstruktionen i förhållande till styrka. Problemet med epoxi är att det till en tredjedel består av det giftiga och icke nedbrytbara ämnet Bisfenol A. Utanpå epoxin används också ett skyddsskikt av polyuretan, som innehåller PFAS, ett annat giftigt, hormonstörande, icke nedbrytbart ämne. Bladens framkant slits av regn och partiklar i luften vilket är ett stort problem. Vindindustrin har utvecklat robotar för att slipa och reparera skadade blad!

I maskineriet ingår elektriska omformare och transformator, hydraulik för omställning av blad och maskineri för att vrida maskinhuset. En elektriskt isolerande gas, Svavelhexafluorid, SF6, används i transformatorn förutom transformatorolja. Gasen är 22.800 gånger värre klimatgas än koldioxid och tyvärr läcker en del gas ut. Utom transformatorolja finns det växellådsolja och hydraulolja. Totalt innehåller ett vindkraftverk i 4 MW storlek cirka 3.000 liter oljor.

Vindkraften utnyttjar rörelseenergin i den strömmande luften. Luften är lätt, den väger 1,29 kilo/m3 och därför måste mängden luft, som passerar verket vara stor, det krävs stor rotordiameter. Effekten är beroende av vindhastigheten upphöjt till tre, dubbel hastighet ger åtta gånger mer effekt. Det gör att elproduktionen blir mycket varierande även när det blåser. Vid 4–5 m/s börjar de ge el och vid 12–14 m/s når vindkraftverk sin maximala effekt och vid storm måste de stängas av. Vindkraft ökar risken för torka och höjer lufttemperaturen.

Enligt Betz lag är den teoretiskt högsta verkningsgraden för en vindturbin 59 procent. I praktiken uppnås cirka 40-45 procent, eventuellt lite högre på nya stora turbiner. När bladen slits, sjunker verkningsgraden. Utöver verkningsgrad måste man räkna med en kapacitetsfaktor, som beror av hur ofta och hur mycket det blåser och stopp för service och reparationer. På land blir kapacitetsfaktorn ofta mellan 0,2 och 0,3, till havs har det noterats 0,45 på helt nya verk, men med tiden minskar den där också och i snitt bör man inte räkna med mer än 0,35. Livslängden har visat sig vara cirka 25 år på land och cirka 15 år för havsbaserad vindkraft. När storleken ökat har livslängden minskat och felfrekvensen ökat.

Vindturbiner stör varandra om de står för nära, varför de placeras ganska glest i en anläggning. Om man beaktar kapacitetsfaktorn betyder det att man får ut cirka 3 MW el per km2 eller cirka 27 Gwh/km2 och år. Solkraft kan ge cirka 17 MW/km2 eller 150 GWh/år, betydligt mer än vindkraft. Detta gör vindkraft till den mest utrymmeskrävande elproducenten. Den är också mycket materialkrävande. Enligt US Department of Energy krävs det 9.310 ton material för att producerat 1 TWh el från vindkraft. Konventionell kärnkraft behöver 840 ton.

Jan Grönstrand