C1: Vindmøllers energiproduktion

Opgaverne om vindmøllens nyttevirkning og vindmøllens produktion kan du også lave direkte ved at bruge windpower.dk. Her vælger du rundtur og går dernæst ind på 3.10 under regneark til beregning af vindmøllens energiproduktion. Her er det vigtigt at du vælger de rigtige værdier for højden og C og A samt selvfølgelig for mølletypen.

• Bestem nyttevirkningen som funktion af vindens fart for Bonus 1000/54 møllen.
  
• Bestem den årlige energiproduktion for samme mølle og sammenlign med dine egne beregninger
  
• Lav tilsvarende beregninger for andre møller og sammenlign deres produktion. Del fx klassen op i grupper med hver deres mølle.Det skal helst være med samme effekt og diameter for at kunne sammenlignes.
• Sammenlign nyttevirkningsgraferne med produktionsgraferne. Har de to grafer maximum ved samme vindhastighed?
  
• Lige nu (år 2000) er den største effekt 2 MW. Micon har et projekt ved Lammefjorden for opstilling af flere møller. Find efektkurven for en sådan mølle (hos Micon) og vurder hvor meget de kan producere med den givne placering og højde.

C2: Opsætning af vindmølle i dit lokalområde

I de følgende opgaver skal I undersøge vindforholdene i dit lokalområde og finde den bedste placering af en vindmølle. Dertil bruges programmet Windressource Mapper fra EMD, Energi- og miljødata.

Som eksempel anvendes møllen NEG MICON NM750/44.

Opgave1:

1. Start programmet VindResCD.exe.
2. Vælg din egen kommune som område. Ved at klikke på i Kommune, og dernæst klikke på ved Vælg kommune. Hvis din kommune er en ren bykommune, eller det af andre grunde ikke giver mening at opsætte en mølle, så vælg en anden kommune i nærheden.
   Vælg en (nav)højde på 45 meter.
   Som Parameter vælges Vindenergi i enheden
   Klik på Beregn.
   
3. Tilpas farveskalaen ved at vælge parameterinterval der passer til højden og det valgte område. Det gøres ved at klikke på Slette og ændre i Start og Slut.
   Vælg Antal intervaller til 8 for at få en passende hastighed i computerens beregninger.
4. Sammenlign dit billede med din kommunes geografi.
   - passer de gode mølleplaceringer med dine forventninger, hvorfor?
   - passer de dårlige mølleplaceringer med dine forventninger, hvorfor?
   Ved at klikke på Hjælp og Data grundlag kan du få en forklaring på de forhold, som programmet tager hensyn til i sine beregninger.
   
5. Undersøg hvilke landskabelige forhold der medtages i beregningerne og hvilke der ikke medtages. Ved hvilke typer mølleplaceringer er programmet ikke velegnet?
   Ved klik på Vis kontrolkort ses en sammenligning mellem programmets beregninger og et udvalg af virkelige møller.
   Vejledning: Præcisionen afgives med Godh, således at Godh > 110 betyder, at møllen producerer mere end 110% af det beregnede. Størrelsen af møllerne er omtrentlig angivet med størrelsen af krydserne.
6. Vurder kvaliteten af programmet Windressource Mapper på baggrund af kontrolkortet og forudsætningerne for programmets beregninger, jf. spørgsmål e.
   

Opgave 2:

Programmet tilbyder at tegne diagrammer for fire forskellige størrelser:

• Middelvind.
• Vindenergi i
• Vindenergi i
• Produktion i
  

1. Forklar hvad der forstås ved de fire størrelser - bemærk enhederne.
   Hvorfor er ”Vindenergi” ikke et godt ordvalg ? Find selv på en bedre formulering.
   I resten af opgaven skal du lave en omtrentlig undersøgelse af, hvorvidt det kan betale sig at opsætte en mølle på 750 kW i dit lokalområde. Husk at programmet ikke tager hensyn til alle forhold, så tænk dig godt om, før du låner de 4 mill kr. i banken.
   
2. Klik på Slette og sæt et i Produktion (MWh/år). Vælg en mølle med en effekt på 750 kW og en rotordiameter på 44 m (navhøjden er stadig 45 m). Effektreguleringen skal være stall-reguleret, vælg endelig Variabel RPM (engelsk forkortelse for omdrejninger pr. minut).
   Disse data passer til møllen NEG MICON NM750/44. Da denne mølle har to generatorer, kan den køre ved to forskellige omdrejningshastigheder, derfor vælges Variabel RPM.
   Klik på OK og Beregn.
   
3. Som i 1c er det nødvendigt at tilpasse farveskalaen ved at justere Start og Slut indtil du ser en god fordeling af farverne. Gør dette, f.eks. med 8 intervaller, husk at klikke på Slette inden de nye tal indtastes i Parametre.
4. Hvor i kommunen er den optimale placering af den valgte mølle?
   Er det en realistisk placering af en mølle - find et kort for kommunen og overvej om der kan være forhold der forhindrer opsætning af en mølle netop dér!.
   
5. Hvor stor er den forventede årlige produktion med den valgte placering?
   
6. Udregn den gennemsnitlige effekt fra møllen. Hvor stor en brøkdel udgør den af møllens mærkeeffekt – her 750 kW.
   Møllens pris er ca. 4 mill. kr.
   
7. De kommende år regner man med at mølleejeren får 0,60 kr. pr. kWh el afleveret til elselskabet. Brug dette til at overveje om det kan betale sig at sætte møllen op.

Bemærk at aktuelle priser på møller fås fra EMD.

I denne opgave ser vi på landskabets ruhed og tilhørende vindhastigheder. Ruheden beskrives ved begrebet ruhedsklasser, der inddeler terrænet efter hvor meget det bremser vindens bevægelse.

F.eks. hører en vandoverflade til ruhedsklasse 0, åbent land uden hegn hører til ruhedsklasse 1 osv. Du kan læse mere om ruhedsklasser her:

• www.windpower.dk/da/tour/wres/shear.htm
• www.windpower.dk/da/stat/unitsw.htm#roughness.

Bemærk at adresserne er lidt anderledes hvis hele hjemmesiden er download’et på din computer eller skolens netværk – spørg læreren.

På windpower.dk findes også et færdigt regneark, ”Beregning af vindhastighed”, der udregner vindhastigheder ved forskellige ruhedsklasser og højder over jorden.

Hent dette regneark ved at gå til

• www.windpower.dk/da/tour/wres/calculat.htm

Du har til opgave at undersøge betydningen af møllens placering i landskabet. Valget står imellem en plads tæt ved åbent hav = ruhedsklasse 0, eller en plads lidt inde i landet = ruhedsklasse 2.

Vi vil bruge regnearket til at få en vurdering af betydningen af ruhedsklasser.

Regnearket er inddelt i kolonner efter ruhedsklasse og med rækker inddelt efter vindhastighed. Når regnearket startes ses at vindhastigheden er sat til 10 m/s i 100 meters højde.

1. Indtast en vindhastighed på 12 m/s i højden 100 m. Klik med musen et sted udenfor regnearket. Hvordan afhænger vindhastighederne af ruhedsklassen?
2. Aflæs vindhastighederne i 60 meters højde for ruhedsklasserne 0 og 2. Hvor stor er den procentvise forøgelse i vindhastigheden ved at flytte fra ruhedsklasse 2 til ruhedsklasse 0?
   

Effekten pr. areal er givet ved formlen

hvor v er vindhastigheden og r er luftens massefylde.

3. Udregn vindens effekt pr. areal ved de to hastigheder fundet i b.
   Sæt r = 1,225 kg/m³.
   

En 60 meter høj mølle med rotordiameter = 64 m opstilles i et område med ruhedsklasse 1,5.

4. Udregn det areal som møllen overstryger.
   

Et eksempel på en sådan mølle er en mølle af typen NEG MICON;1500,0/400,0;64,0.

Se data for møllen.

5. Brug disse data til at aflæse møllens effektivitet ved de to hastigheder
6. Beregn den effekt som møllen giver ved de to vindhastigheder. Hvor stor er den procentvise forøgelse i møllens effekt ved at flytte fra ruhedsklasse 2 til ruhedsklasse 0?
   Sammenlign med %-forøgelsen i b, hvorfor er der så stor forskel på de to resultater?
7. Vurder om placeringen af møllen er vigtig for møllens indtjening.