Hur fungerar vindkraftverk?
Vindkraft har blivit en av de snabbast växande energikällorna i världen. Många ser rotorbladen snurra ute på fält och till havs, men få vet exakt hur tekniken fungerar eller hur vinden faktiskt blir till elektricitet. Här går vi igenom grunderna i hur vindkraft fungerar, vad vindkraft är och varför det räknas som en av våra viktigaste förnybara energiresurser.
Vad är vindkraft?
Vindkraft är energi som kommer från vinden. När luften rör sig skapas rörelseenergi, och den energin kan ett vindkraftverk fånga upp och omvandla till el. Vinden i sig bildas genom temperaturskillnader i atmosfären. När solen värmer jordytan olika mycket uppstår luftströmmar, och det är dessa rörelser som driver rotorbladen.
Eftersom vinden i praktiken aldrig tar slut räknas vindkraft som en helt förnybar energikälla. Det gör tekniken till ett viktigt komplement i elproduktionen, särskilt när efterfrågan ökar och behovet av fossilfria energislag blir större.
Hur fungerar ett vindkraftverk i praktiken?
Ett vindkraftverk består av några få huvuddelar: rotorbladen, navet, generatorn, tornet och styrsystemet. Tillsammans gör de det möjligt att fånga upp vindens rörelse och omvandla den till elektricitet som skickas vidare ut på elnätet.
Steg 1 – Vinden sätter rotorbladen i rörelse
När vinden blåser mot rotorbladen börjar de snurra. Bladen är formade på ett sätt som gör att vinden skapar ett lyft liknande det som uppstår på en flygplansvinge. Ju starkare vinden är, desto snabbare roterar bladen.
Steg 2 – Rotorn driver generatorn
Rotorbladen är kopplade till en axel som går in i nacellen, lådan högst upp på tornet. När axeln snurrar driver den en generator. Det är här som rörelseenergin börjar omvandlas till el. Generatorn fungerar ungefär som den i ett vattenkraftverk eller ett kraftverk med turbin, men här är det vinden som står för kraften.
Steg 3 – Generatorn omvandlar rörelsen till elektricitet
När axeln snurrar sätter den igång generatorn, som omvandlar den mekaniska rörelsen till elektricitet. Det sker genom att magneter och spolar i generatorn rör sig i förhållande till varandra och skapar en elektrisk ström. Resultatet blir växelström, samma typ av el som används i hem och företag.
Steg 4 – Elen skickas ut på elnätet
Den producerade elen leds via kablar ner genom tornet till en transformator. Där anpassas spänningen så att elen kan skickas vidare ut på det vanliga elnätet. Från elnätet distribueras den sedan till hushåll, företag och industri precis som vilken annan el som helst.
Steg 5 – Styrsystemet reglerar hur mycket vindkraftverket producerar
Högst upp i tornet sitter ett avancerat styrsystem som övervakar vindkraftverket i realtid. Det reglerar bland annat lutningen på rotorbladen för att optimera produktionen. Om vinden blir för stark kan bladen vinklas så att verket snurrar långsammare eller stoppas helt för att undvika skador. Styrsystemet ser också till att verket alltid vänder sig mot vinden med hjälp av en yaw-motor.
Olika typer av vindkraftverk
Vindkraftverk finns i flera olika varianter beroende på var de placeras och hur de är konstruerade. Här är de vanligaste typerna.
Landbaserade vindkraftverk
Landbaserade vindkraftverk är de man oftast ser längs motorvägar, på åkrar och i öppna landskap. De är billigare att bygga och enklare att serva eftersom de står på fast mark. Produktionen varierar dock mer eftersom vindförhållandena på land inte är lika jämna som till havs.
Havsbaserade vindkraftverk
Havsbaserade vindkraftverk placeras ute till havs där vinden är starkare och mer konstant. Det gör att de producerar mer el per verk jämfört med landbaserade. De är större, kräver avancerad teknik och är dyrare att installera, men den höga kapaciteten gör dem mycket effektiva.
Vertikalaxlade vindkraftverk
Vertikalaxlade vindkraftverk är ovanligare i stor skala men förekommer i mindre installationer. De snurrar runt en stående axel och är mindre känsliga för vindriktning. De är ofta tystare och passar bättre nära bebyggelse, men producerar generellt mindre el än de traditionella horisontalaxlade verken.
Fördelar med vindkraft
Vindkraft har blivit ett av de mest använda förnybara energislagen i världen, och det finns flera tydliga skäl till varför. Den största fördelen är att vinden är gratis och aldrig tar slut, vilket gör vindkraft till en helt förnybar energikälla. När ett vindkraftverk väl är byggt släpper det i princip inte ut någon koldioxid alls under drift, vilket gör energin mycket klimatsmart.
En annan fördel är att vindkraft går snabbt att bygga ut jämfört med många andra energislag. Ett nytt vindkraftverk kan stå klart på relativt kort tid och bidra direkt till elproduktionen. För områden med bra vindförhållanden kan vindkraft dessutom vara mycket kostnadseffektivt.
Driften är tyst och kräver inte mycket personal eftersom vindkraftverk till stor del är automatiserade och övervakade på distans. När vinden är bra kan vindkraft täcka en betydande del av elbehovet i ett land, vilket gör den till ett starkt komplement i energimixen.
Fördelar i korthet:
-
Förnybar och utsläppsfri energikälla
-
Snabb utbyggnad jämfört med många andra energislag
-
Låga driftskostnader
-
Kan ge hög elproduktion vid bra vindförhållanden
-
Automatiserad drift och lite underhåll
Nackdelar och utmaningar
Såklart finns det också en del nackdelar med vindkraft som är viktiga att känna till. Produktionen är helt beroende av vädret. Blåser det dåligt blir elproduktionen låg, och blåser det för mycket måste verken stoppas för att undvika skador. Det gör vindkraft mindre förutsägbart än exempelvis vattenkraft eller kärnkraft.
Vindkraftverk påverkar även landskapsbilden. Många tycker att stora verk på höga torn förändrar utsikten och skapar visuella störningar. På nära håll kan verken också ge ifrån sig ett lågt susande ljud som vissa upplever som störande.
Det finns även praktiska begränsningar. Vindkraft kräver mycket yta och passar bäst där det finns bra vindförhållanden året runt. Eftersom elproduktionen varierar måste samhället ha andra energikällor som balanserar när vinden inte räcker till.
Nackdelar i korthet:
-
Väderberoende elproduktion
-
Sämre förutsägbarhet än stabila energislag
-
Visuell påverkan på landskapet
-
Ljud kan upplevas störande nära verken
-
Kräver stora ytor och goda vindlägen
