Skisse av vindkraftstasjon. Til venstre: Trebladet, hurtigløpende turbin av propelltypen. Til høyre: Darrieus-rotoren, som brukes for turbiner med vertikal aksling.
Nygårdsfjell vindmøllepark, trinn 1, eies av Nordkraft Vind AS.
Vindkraftverk er et kraftverk som kan omforme vindenergi til elektrisk energi. Et vindkraftverk kalles også vindkraftstasjon og mer upresist også vindmølle. Dersom flere vindturbiner tilhører samme installasjon, kaller vi det gjerne vindkraftpark.
Et vindkraftverk består av en vindturbin med som oftest tre turbinblader (vinger) på horisontal aksel plassert i et maskinhus på toppen av et tårn. Maskinhuset vris, enten ved hjelp av elektriske motorer eller ved hjelp av vinden, slik at turbinbladene roterer i et plan loddrett på vindretningen. Vindturbinen kan også ha vertikal aksel opp fra maskinhuset som kan være fundamentert på bakken.
Hovedkomponentene i maskinhuset er gir (men det finnes også turbinløsninger uten gir), generator, brems, dreiemotor (for turbiner med horisontal aksel) og kontrollsystem. Den elektriske energien blir transformert opp fra generatorspenning og føres ofte inn på det lokale fordelingsnettet.
De største kommersielt tilgjengelige vindturbinene er per 2017 på seks megawatt (MW), men det arbeides med utvikling av turbiner opp mot ti MW. Et vindkraftverk med en turbin på tre MW kan typisk ha en tårnhøyde på 90 meter og en rotordiameter på mellom 90 og 100 meter. Den energien som kan fanges opp av bladene på en vindturbin begrenses til maksimalt 59 prosent (i henhold til Betz' lov) av den energimengden som passerer det sveipede arealet. I praksis regnes det med cirka 40 prosent.
Et vindkraftverk vil gi om lag 1000 kilowatt-timer (kWh)/år per kvadratmeter sveipet areal, noe avhengig av turbinens størrelse og mye avhengig av vindforholdene. En tre MW vindkraftturbin vil typisk gi cirka åtte millioner kWh per år.
Et vindkraftverk har naturlig nok en mye lavere brukstid enn et vannkraftverk. Vinden kan kun utnyttes når den er der, mens et vannkraftverk har en jevnere strøm av råvaren, den potensielle energien, gjerne i form av vannmagasiner. Brukstiden uttrykkes i kapasitetsfaktoren, som for vindkraft i Norge ligger rundt 30–38 prosent.
Elektrisitetsproduksjonen i vindkraftverk varierer med vindhastigheten, og man har dermed begrensede muligheter til å regulere produksjonen. Vindkraft kan derfor ikke være den eneste form for kraftproduksjon som forsyner vanlige abonnenter, men er avhengig av å inngå i et større kraftforsyningssystem som tilbyr balansekraft, slik at produksjonen til enhver tid kan tilpasses forbruket, uavhengig av om det blåser eller ikke.
Å utnytte vindenergien gir vanligvis høyere utbyggingskostnader per kWh enn det som er vanlig ved for eksempel utbygging av vannkraft. Dette har sammenheng med at vindenergien er spredt over store arealer, til forskjell fra vannfallsenergien, der naturen selv samler og konsentrerer vann i sjøer og vassdrag. Enhetskostnadene (øre/kWh) er i stor grad avhengig av vindforholdene på stedet og i mindre grad av andre naturgitte forhold.
I de senere årene har utbyggingskostnadene for ny vindkraft vist en markert nedgang som følge av forbedret teknologi og stor omsetting av vindturbiner. På områder i Norge hvor vindforholdene er gode, vil samlede produksjonskostnader for landfaste vindkraftanlegg kunne ligge på mellom 20 og 30 øre/kWh. I 1980 var tilsvarende kostnad to kroner per kWh. For utbygging av vindkraft til havs er kostnadene høyere og ligger på om lag 50–70 øre/kWh for bunnfaste turbiner.
Utbygging av vindkraft har økt i mange land etter at kostnaden for kraft fra vindkraftverk har blitt mer sammenlignbar med konvensjonelle kraftverk. Bygging av vindkraftverk blir ofte iverksatt, enten for å øke andelen fornybar energi i forsyningssystemet, eller for at landene skal bli mindre avhengig av import av energi, særlig av fossilt brennstoff, og er ikke lenger like avhengig av økonomisk støtte som tidligere.
Fordelen med vindkraft er at den er fornybar og ikke gir utslipp til miljøet. Vindkraftverk er likevel ikke uten miljømessige ulemper. De skaper støy, gir visuell forurensning, kan forstyrre radarsignaler, og kan drepe eller skade fugl. Store arealer båndlegges, men samtidig kan mesteparten utnyttes til jordbruk, beitemark og lignende.
Det har de siste årene vært en økt interesse for vindturbiner offshore, såkalte havvindturbiner. Utenfor synsvidde fra land unngår man ulemper med inngrep i natur- og friluftsområder, støy og visuell forurensning, og dessuten er vindforholdene mer gunstig for kraftproduksjon til havs enn på land. Samtidig er det andre hensyn man må ta til havs når det gjelder for eksempel fiske, sjøsikkerhet og trekkruter for fugler.
Det er utviklet offshore vindturbiner for fast forankring i bunnen, men også varianter med flytende understell av betong. Ifølge en studie foretatt av Enova kan vindkraft til havs i norsk økonomisk sone alene ha et potensial på hele 14 000 terawattimer (TWh).
Nygårdsfjell vindpark, trinn 1, tilhørende Nordkraft Vind AS, Narvik. Generatoren står på en 80 m høy søyle. Rotorene heises opp av en kran som løfter over 90 meter.
Hvor mye vindkraft som kan bygges ut, avhenger av prisutviklingen på strøm, statlige støttebevilgninger, befolkningens holdning til vindkraft med mer. En undersøkelse presentert av Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) i 2009 angir at det nyttbare vindkraftpotensialet i Norge kan ligge på mellom 400 og 1800 TWh/år, avhengig av hvilke forutsetninger som legges til grunn. Men i tillegg til dette vil det kunne komme store vindkraftprosjekter offshore.
Hvor stor del av det påviste potensialet for vindkraft som i praksis kan bygges ut, er vanskelig å anslå. I den innledende fasen støttet myndighetene vindkraftutbygging gjennom en ordning med elsertifikater. Denne ordningen er nå avviklet, men selv om dagens kraftpriser gjør at ny vindkraft har blitt konkurransedyktig, har tiltakende miljøkonflikter satt en foreløpig stopp for ny vindkraftutbygging på land.
Norges første vindturbin beregnet på produksjon av elektrisk energi var Dahles vindkraftverk på Andøya. Kraftverket ble satt i drift i 1916 og leverte strøm til 16 abonnenter.
Moderne utnyttelse av vindenergi startet i 1983 som et forsknings- og forsøksprogram, og i 1986 kom det første vindkraftverket (55 kW) i drift på Titran i Sør-Trøndelag. Første vindkraftverk over 100 MW var Smøla vindpark med en samlet ytelse på 150 MW. Etterfølgende vekst var innledningsvis forholdsvis beskjeden, men økte sterkt i perioden 2019 til 2021, da det ble igangsatt rundt 11 nye vindkraftverk per år. Størst utbygging skjedde i 2021 med en produksjonsøkning på 1066 MW. Per 2022 er landets største vindkraftverk Øyfjellet vindpark i Vefsn kommune som ble satt i drift i 2021. Med 72 vindturbiner er kraftverkets samlede produksjonskapasitet 400 MW, og forventet årsproduksjon er beregnet til 1,3 TWh.
Per 1.1.2022 var det bygd ut 64 vindkraftverk i Norge med en samlet produksjonskapasitet på 4 650 MW. Kraftverkene ventes å bidra med rundt 10 prosent av landets samlede kraftproduksjon.
Tabellen nedenfor gir noen nøkkeltall for norsk vindkraftproduksjon.
| Nøkkeltall for vindkraft | 2022 |
|---|---|
| Samlet installert ytelse [MW] | 4 650 |
| Antall vindturbiner | 1 383 |
| Årsproduksjon [GWh] | 15 400 |
Utviklingen av moderne vindturbiner startet etter oljekrisen på 1970-tallet. I hovedsak skjedde denne utviklingen i Europa, og i særlig grad har Danmark, og senere Tyskland, spilt en viktig rolle.
I dag er vindkraft tatt i bruk i mer enn 80 land, og utbyggingen har skjedd i et høyt tempo. Mellom 2001 og 2010 økte verdens produksjonskapasitet for vindkraft med 26 prosent per år, men mellom 2015 og og 2021 var årlig vekst redusert til 12 prosent. Samlet installert ytelse var ultimo 2021 kommet opp i 837 GW. Kina har nå overtatt rollen som den store vindkraftnasjonen med en andel av verdens installerte ytelse på 40,5 prosent (se tabellen nedenfor).
| % | |
|---|---|
| Kina | 48 |
| Storbritannia | 22 |
| Tyskland | 13 |
| Nederland | 5 |
| Danmark | 4 |
| Resten av verden | 8 |
| Totalt (57 GW) | 100,0 |
Kilde: Global Wind Energy Council 2021
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.