Vindenergi utan haveri

Transkript

1 Vindenergi utan haveri En studie av vindkraften i Sverige och dess tjänstebehov VIDAR OLBURS Examensarbete Stockholm, Sverige 2008

2 Vindenergi utan haveri En studie av vindkraften i Sverige och dess tjänstebehov av Vidar Olburs Examensarbete INDEK 2008:77 KTH Industriell teknik och management Industriell ekonomi och organisation SE STOCKHOLM

3 Förord Jag vill tacka alla som på olika sätt bidragit till denna uppsats. Alla de som avvarat tid till mina intervjuer och låtit mig ta del av sina erfarenheter har varit mycket värdefulla för mitt arbete. Ett stort tack vill jag även rikta till dem på Inspectas huvudkontor i Stockholm som kommit med värdefulla synpunkter och bjudit på trevlig samvaro. Slutligen vill jag självfallet tacka mina handledare Thomas Sandberg (KTH) och Annika Haglund (Inspecta Technology) för deras insatser. Tack! Stockholm, juni 2008 Vidar Olburs 3

4 Master of Science Thesis INDEK 2008:77 Reliable Wind Power The Services Required by the Swedish Wind Power Market to Secure Operation Approved Examiner Thomas Sandberg Commissioner Inspecta Vidar Olburs Supervisor Thomas Sandberg Contact person Annika Haglund Abstract This Master Thesis investigates the possibilities of creating competitive services for inspection and durability evaluation for the Swedish wind power market. This market is growing rapidly both in Sweden and in the rest of the world. In recent years the physical size of the wind turbines has increased substantially, implying that the durability has decreased, with more frequent breakdowns. The Inspecta Corporation, today offering durability and security/safety inspection services, initiated this Master Thesis. The assignment comprised investigating the wind power situation in Sweden today and identifying business opportunities that could constitute synergies between the company s current business offerings and the demand for services from wind power market players/stakeholders. This study shows that there are several possible services within Inspecta's current core competence area that could be offered to the wind power market. The new services could be offered with a low risk level for Inspecta. Potential customers for the new services include wind turbine manufacturers, wind farm developers, plant owners and insurance companies. This market can be entered with great flexibility and development potential since additional services can be added as the market size and conditions evolve. 4

5 Examensarbete INDEK 2008:77 Vindenergi utan haveri En studie av vindkraften i Sverige och dess tjänstebehov Godkänt Examinator Thomas Sandberg Uppdragsgivare Inspecta Vidar Olburs Handledare Thomas Sandberg Kontaktperson Annika Haglund Sammanfattning I detta examensarbete utreds möjligheterna till att skapa konkurrenskraftiga tjänster kring inspektion och hållfasthet för vindkraftmarknaden i Sverige. Vindkraftmarknaden växer idag i en rasande fart både i Sverige och i övriga världen. De senaste åren har den fysiska storleken på verken ökat betydligt vilket inneburit att påfrestningarna på konstruktionerna resulterat i en ökning av skador och driftstörningar. Företaget Inspecta som är initiativtagare till detta examensarbete arbetar idag med tjänster kring hållfasthet och inspektion. Mitt uppdrag har varit att utreda vindkraften i Sverige och identifiera möjliga affärssynergier mellan företagets nuvarande verksamhetsområden och efterfrågan hos aktörer inom vindkraftbranschen. Mina studier visar att det finns goda möjligheter för Inspecta att skapa flera olika konkurrenskraftiga tjänster för vindkraftbranschen, utan att företaget behöver frångå nuvarande kärnkompetensområde. Risknivån för en sådan satsning kan anses vara låg. De potentiella kunderna för tjänster som skulle kunna erbjudas går att finna bland många olika intressenter, alltifrån vindkrafttillverkare och projektörer till ägare och försäkringsbolag. I tjänsterna finns stora utvecklingsmöjligheter och god flexibilitet eftersom kompletterande tjänster kan utformas i takt med att marknadens storlek och förutsättningar förändras. 5

6 Innehåll 1 Inledning Bakgrund Problematik Utförande Företagspresentation Historia Svenska verksamheten Dokumentationssystem Vindkraftens situation och utveckling i Sverige Ekonomiskt stöd Vindkraft Konstruktion Framtiden Intervjupersonernas syn på framtiden Diskussion Villkor och affärsområden för vindkraft Tillförlitlighet, livslängd och säkerhet Lagar, förordningar och föreskrifter Försäkringar Affärsområden Diskussion Utformning av tjänster och strategi Allmänt om tjänster Strategi Intervjuer Diskussion Slutsatser Geografiska konkurrensfördelar Potentiella kundkategorier och tjänster Sälja in tjänsterna Referenser Bilagor Bilaga Bilaga Bilaga

7 1 Inledning I följande kapitel ges en kort beskrivning av bakgrunden till rapporten och vilka frågor som ska besvaras. Läsaren får även veta hur arbetet med rapporten bedrivits. 1.1 Bakgrund Luftmassorna på vår jord sätts i rörelse genom temperatur- och tryckskillnader som skapas genom solens instrålning. Genom att fånga upp rörelseenergin i vinden med en propeller är det möjligt att omvandla propelleraxelns mekaniska arbete till elektrisk energi. Ett vindkraftverk avger därför inte några utsläpp eller avfall under användandet. De utsläpp som uppstår hittar man istället under produktions-, transport-, monterings- och avvecklingsfasen. Idag ger massmedia stort utrymme för debatten kring förnyelsebara energikällor och uthålligt nyttjande av naturresurserna. Olika alternativa tekniker för energiframställning anses bli allt viktigare för att begränsa påverkan på klimat och miljö, eftersom befolkningen på vår planet stadigt ökar samtidigt som levnadsstandarden förbättras vilket kräver större energiresurser. Man kan anta att företag som tidigt etablerar sig på områden kring förnyelsebar energi har stor potential att vinna stora ekonomiska fördelar av detta, eftersom en tillväxt av förnyelsebara energikällor kan förväntas. Förutom vindkraft utvärderar man på flera ställen runtom i världen även utnyttjande av bland annat havsvågor och solenergi. Inom vindkraftsområdet har ny kunskap kring material och andra tekniska framsteg, möjliggjort att dagens vindkraftverk har väsentligt förbättrad prestanda jämfört med för bara några år sedan. Det finns idag tillverkare som lyckats bygga vindkraftverk kapabla att leverera effekter på över 6 MW vilket måste anses som klart betydande effektmängder. Under 2007 ökade den totala elproduktionen i Sverige med 3 procent och vindkraften ökade sin elproduktion med 45 procent. Landets totala elproduktion uppgick till 145 TWh varav vindkraft stod för 1,4 TWh. Elproduktionen från kärn- respektive vattenkraft uppgick till ca 65 TWh för respektive del. I riksdagen har man fattat beslut om målsättningar för en kraftig utbyggnad av vindkraftverk inom närmaste åren med en första ökning till 10 TWh vindkraftproducerad el om året till år Det finns dock många sakkunniga som anser att nya effektivare verk och optimal placering av dessa skulle kunna möjliggöra en betydligt högre realistisk målsättning för vindkraftens energibidrag. Eftersom vindkraftverk utsätts för stora påfrestningar från naturens krafter, innebär denna utbyggnad givetvis att marknaden för inspektionsrelaterade tjänster för vindkraft kommer att växa kraftigt i framtiden. Inspectas kompetens inom mekanik, hållfasthet och inspektion innebär att denna marknad är ett högst intressant område för vidare utredning och analys. 7

8 1.2 Problematik Vindkraftverk är en mycket komplex konstruktion som ska vara i drift året runt så länge vindstyrkan ligger i driftintervallet. Byggnation av ett nytt vindkraftverk innebär stora investeringskostnader och det är därför av stor betydelse att konstruktionen fungerar som den ska och kan producera el utan driftstörningar. Man räknar med att ett vindkraftverk som står placerat där vindförhållandena är goda, producerar el under cirka timmar per år 1. På en tjugoårsperiod är siffran uppe i timmar. Detta kan jämföras med en personbil som brukar skrotas efter mil eller drifttimmar. Med dessa siffror som jämförelse är det inte svårt att förstå att inspektion och service är av största betydelse för ett vindkraftverk. Påfrestningarna och slitaget från vinden och omgivningen har dock varit större än många konstruktörer och ägare räknat med vilket resulterat i ett flertal haverier av bland annat lager, växellådor och generatorer. Skadorna resulterar förutom i utebliven produktion och försämrad lönsamhet för vindkraftsanläggningen, även i konflikter mellan tillverkare, användare och försäkringsbolag. En viktig aspekt för att undvika onödiga problem är att inspektionsarbete samt dokumentation av drift och underhåll sköts på ett tillbörligt sätt. Frågeställningen för examensarbetet formuleras genom följande två huvudfrågor: Hur ser vindkraftmarknaden ut i Sverige? Vilka tjänster skulle Inspecta kunna erbjuda olika aktörer inom branschen? För att besvara dessa frågor kommer följande frågeställningar att analyseras och besvaras: Vilka faktorer påverkar utbyggnaden av vindkraftverk? Hur stor är vindkraftparken i Sverige och var är nuvarande och planerade framtida verk placerade? Vilka krav ställs på vindkraftverksägaren från myndigheter och försäkringsbolag? Hur bör eventuella tjänster för vindkraftmarknaden utformas för att de ska vara konkurrenskraftiga och passa in i företagets nuvarande verksamhetsområde? 1 Dansk vindmölleförening. 8

9 Examensarbetet syftar till att utreda vindkraftmarknadens storlek och förutsättningar samt utvärdera huruvida vindkrafttjänster kan tänkas vara ett nytt affärsområde för Inspecta. Detta innefattar att undersöka vilka sorters kompetenser och tjänster som krävs under ett vindkraftverks livscykel och utreda vilka aktörer som kan tänkas efterfråga respektive tjänster. Slutligen syftar examensarbetet till att utreda hur dessa tjänster bör utformas för att vara konkurrenskraftiga och strategiskt lämpliga. Tyngdpunkten för arbetet ligger på tjänster kring inspektion och hållfasthet, vilket är företagets huvudsakliga arbetsområde. 1.3 Utförande För att samla in det material som krävs för att kunna ge några rekommendationer om och i så fall hur, Inspecta ska etablera sig på vindkraftmarknaden, användes en kombination av litteraturstudier och intervjuer med olika aktörer inom vindkraftbranschen samt olika personer på relevanta avdelningar inom företaget Inspecta. Avgränsningen för detta examensarbete utgjordes av vindkraftverk som är större än 1 MW och där ägaren är innehavare av mer än ett vindkraftverk. Denna inriktning gjordes med antagandet att dessa aktörer har bäst inblick i hur branschen fungerar och de problem som finns hos de vindkraftstorlekar som krävs för den planerade utbyggnaden. För få en uppfattning om vindkraftstekniken och vindkraftbranschen som helhet genomfördes initialt en övergripande genomgång av litteratur, artiklar, besök på vindkraftkonferenser och även besök på Internetsidor relaterade till vindkraft. Detta gav en viss förståelse för tänkbara intressanta områden för vidare utredning. Vid intervjuerna har en intervjuguide med huvudfrågor använts. Dock har inte intervjuerna slaviskt följt guiden, utan utrymme för följdfrågor eller utveckling av den intervjuades resonemang har medgivits. För att det lättare ska gå att koncentrera sig på intervjusamtalet har dessa spelats in. I efterhand har intervjuerna lyssnats av och sammanfattningar på det som framkommit under samtalen har skrivits ned. För att få en relation mellan empiri och teori brukar en deduktiv respektive induktiv ansats diskuteras. Med en induktiv ansats menas att man utifrån det insamlade empiriska materialet drar generella slutsatser utifrån erfarenheter och tendenser. Med en deduktiv ansats menas att slutsatsen följs av andra satser och om satserna är logiskt sanna måste även slutsatsen vara logiskt sann. Detta gäller inte för den induktiva ansatsen 2. Då syftet med detta examensarbete är att skapa en uppfattning om kompatibilitet mellan Inspectas kompetensområde och efterfrågade tjänster hos svenska vindkraftsaktörer, studeras 2 Johansson & Törnqvist

10 en mängd olika faktorer och områden. För att få en inblick i branschens behov och efterfrågan av tjänster innebär en stor del av metoden att ha nära kontakt med nyckelaktörer inom branschen. Presenterade fakta och teorier är tänkt som hjälpmedel vid förståelse samt identifiering av viktiga frågor kring inspektionstjänster för vindkraftverk. Relationen mellan teori och empiri blir med ovanstående definition mer en induktiv ansats, där empirin baseras på kvalitativa studier och intervjuer snarare än kvantitativ insamling av data. 10

11 2 Företagspresentation Inspectas historia och nuvarande verksamhet presenteras i detta kapitel. Läsaren får även veta hur företagets affärssystem Q3 är uppbyggt och kan användas vid inspektionsdokumentation. 2.1 Historia År 1975 bildades Teknisk Industri Kontroll i Finland. Det var då ett statligt ägt bolag vars främsta arbetsområde var att utföra kontroller av tryckbärande anordningar. Under 1990-talet avreglerades marknaden för kontroll och inspektion i Finland och Teknisk Industri Kontroll hamnade i privat ägo. Namnet för det nya företaget kom att bli Inspecta och 1995 sysselsatte företaget 147 personer. Under senaste tioårsperioden har företaget haft en betydande expansion. Detta har till viss del skett genom organisk tillväxt, men till största delen genom förvärv. I dagsläget har Inspecta över 1000 medarbetare varav 550 i Sverige. I Finland har man bland annat förvärvat Huber Testing samt SFS Certification. Utanför Finland gjordes under 2005 stora förvärv som innefattade det lettiska inspektionsföretaget IBNA och Det Norske Veritas svenska verksamheter DNV Inspection, DNV Nuclear Technology samt DNV Technology Sweden. Uppdelningen av de svenska bolagen i tre separata bolag har bibehållits och namnen för dessa är idag Inspecta Sweden, Inspecta Nuclear och Inspecta Technology. 2.2 Svenska verksamheten Inspecta Sweden innefattar 480 personer på ett tjugotal kontor runtom i landet. Deras verksamhet består av tjänster relaterade till besiktning och provning. Även produkt- och personcertifiering samt utbildning innefattas i deras verksamhet. Företaget är även ackrediterat av SWEDAC för: besiktning av tryckbärande anordningar och lyftanordningar, laboratorieverksamhet för mekanisk och förstörande provning, certifiering av svetsare, lödare samt svetsprocesser. Inspecta Nuclear sysselsätter trettiotalet medarbetare i Stockholm, Forsmark och Oskarshamn. Företaget är ackrediterat av SWEDAC att utföra besiktningar i delar av svenska kärnkraftverk men arbetar även med rådgivning och utbildning inom det kärntekniska området. Man bistår även i frågor som rör föreskrifter och standarder. 11

12 Inspecta Technology har kontor i Stockholm med ett trettiotal anställda. De arbetar främst med teknisk konsultverksamhet inom material, hållfasthet, brottmekanik samt risk- och säkerhetsanalyser. Exempel på tjänster man erbjuder är: Skadetålighetsanalyser Skade- och haveriutredningar Konditions- och livslängdsbedömningar Risk- och säkerhetsanalyser Inspektions- och underhållplanering Uppdragsforskning Utbildning 2.3 Dokumentationssystem Inom företaget har man på senare år tagit fram ett databaserat dokumentationssystem som är utformat för att behandla besiktnings- och provningsverksamhet. Systemet är uppbyggt av tre delar som kommunicerar med varandra. 1. En fältapplikation som besiktningsmannen har med sig då han/hon utför själva inspektionerna och besiktningarna. Där matas resultatet från inspektionen in och om det genomförts besiktningar på objektet tidigare visas även det gamla resultatet. Besiktningsmannen får på så sätt en god inblick i objektets status. Fältapplikationen innehåller även också ett planeringsverktyg som effektiviserar jobbet genom att det går att få reda på om fler objekt inom samma område ska inspekteras. 2. När man matat in resultatet från besiktningarna överför man det sedan till det centrala systemet som utgör kärnan och kallas Q3. Det centrala systemet behandlar och ger information om exempelvis inspektionsintervaller och liknande. Efter en genomförd besiktning kan systemet automatiskt räkna ut datum för nästkommande besiktning och så vidare. I systemet finns en hel del inbyggd logik. Om ett objekt exempelvis inte blir godkänt under besiktningen får den inget nytt intervall innan dess att en ombesiktning har utförts och blivit registrerad i systemet. 3. I Q3Web kan kunden själv se vilka besiktningar som är gjorda, när nästa besiktning är planerad samt resultatet från genomförd besiktning. Samtidigt finns det även ett filarkiv som möjliggör länkning av dokument och bilder. Redan i fältapplikationen kan man exempelvis ta en bild på en skada som då skickas och arkiveras både i det centrala systemet samtidigt som det läggs upp på webben. Systemet är på så sätt väldigt flexibelt. 12

13 3 Vindkraftens situation och utveckling i Sverige Läsaren får en övergripande inblick i villkoren och situationen för vindkraftbranschen i Sverige, hur tekniken fungerar samt vilken utveckling som kan förväntas i framtiden. Kapitlet behandlar även vindkraftverkets tekniska uppbyggnad och delarnas olika funktioner. 3.1 Ekonomiskt stöd Utbyggnaden av ny förnybar elproduktion är i högsta grad, utöver tillståndshinder eller acceptansproblematik, beroende av den ekonomiska lönsamheten för den som ska äga verket. En betydande aspekt i lönsamheten utöver elpriset är de olika stödsystem som har för avsikt att främja utbyggnaden av förnyelsebar elenergiproduktion Elcertifikat I Sverige infördes under 2003 ett elcertifikatsystem. Principen innebär att producenter av förnybar elenergi får ett elcertifikat av staten för varje megawattimme de producerar. Systemet med elcertifikat har som främsta syfte att främja det förnyelsebara energislag som är mest kostnadseffektivt. För att skapa efterfrågan på elcertifikaten åläggs elleverantörer och elanvändare att varje år köpa ett antal elcertifikat beroende på förbrukning. Skyldigheten brukar benämnas kvotplikt. Elintensiv industri är dock befriad från kvotplikten. I syfte att skapa en växande marknad för elcertifikat ökar kvotplikten varje år fram till Målet med elcertifikaten är att den svenska förnybara elproduktionen ska öka med 17 TWh mellan år 2002 till Elcertifikatberättigad produktion ska enligt planerna alltså öka från 6,4 TWh till 23,4 TWh, vilket innebär att ökningen skulle utgöra cirka 12 procent av den totala elförbrukningen. I Sverige producerades under 2006 cirka 70 TWh förnyelsebar el varav storskalig vattenkraft, som inte är elcertifikatberättigad, stod för den övervägande delen 3. I Sverige finns idag totalt elproducerande anläggningar som är berättigade till elcertifikat. Av dessa består 899 av vindkraftverk 4. Det finns i dagsläget inga anläggningar som producerar el med vågkraft eller geotermi 5. 3 Bättre kontakt via nätet, SOU 2008:13 4 Energimyndigheten. 5 Bättre kontakt via nätet, SOU 2008:13 13

14 Antal anläggningar Biobränsle Sol Vatten Vind Kraftslag Figur 1. Anläggningar berättigade till elcertifikat i Sverige. (Källa: Energimyndigheten) En viktig faktor för utbyggnaden av förnyelsebar energiproduktion är långsiktiga och stabila ekonomiska förutsättningar för marknadens aktörer. Riksdagen har beslutat att elcertifikatsystemet ska finnas fram till Systemet kan på så sätt anses relativt långsiktigt. Däremot är det mer oklart hur exempelvis prisnivån på elcertifikat kommer att förändras. Generellt kan man säga att efterfrågan på elcertifikat minskar när elpriset ökar eftersom en producent av förnyelsebar elenergi då kan sänka priset på certifikatet men ändå få samma totala intäkt från både elcertifikat och elförsäljning Miljöbonus Det finns även andra stödsystem som har för avsikt att främja utbyggnad av förnyelsebar energi. Miljöbonus innebär att den som yrkesmässigt levererar el som framställts i ett svenskt vindkraftverk och är skyldig att betala skatt för att leverera el till slutkunden, får göra ett skatteavdrag. Miljöbonusen infördes 1994 på nivån 9 öre/kwh men man har för avsikt att avveckla den till Under år 2008 ligger nivån på 2 öre/kwh för landbaserad och 13 öre/kwh för havsbaserad vindkraft 6. Mellan år 2000 och 2003 fanns något som gick under beteckningen 9-öringen 7. Det innebar att alla elproducenter med effekter på högst 1500 kw fick ett temporärt stöd på 9 öre/kwh. 6 Bättre kontakt via nätet, SOU 2008:13 7 Bättre kontakt via nätet, SOU 2008:13 14

15 Syftet var att förbättra villkoren för småskalig elproduktion såsom vindkraft. När elcertifikatsystemet infördes frångick man detta stöd Investeringsstöd Även investeringsstöd har förekommit i olika former som har haft stor inverkan på totalekonomin för elproducerande anläggningar. Under 1990-talet gav Energimyndigheten investeringsstöd till bland annat vindkraftverk, småskalig vattenkraft och biobränslebaserade kraftvärmeanläggningar. Det förekom också lokala investeringsprogram som ersattes på 2000-talet av klimatinvesteringsprogram som extra stöd till förnybar elproduktion. Många befintliga produktionsanläggningar har därigenom redan från start fått betydligt bättre ekonomiska förutsättningar än de som byggts enbart med eget kapital. 3.2 Vindkraft Av Sveriges totala elenergiproduktion bidrar vindkraft idag bara med cirka 1 procent. Utbyggnaden av vindkraft i Sverige har varit betydligt långsammare jämfört med många andra länder i Europa som exempelvis Tyskland, Danmark och Spanien. Dock har utbyggnadstakten varit snabbare än i grannländerna Norge och Finland. En avgörande faktor för utbyggnadstakten har varit den inriktning på energipolitik som respektive land valt att följa. Det är inte realistiskt att man i Sverige ska kunna klara hela elförsörjningen i landet med enbart förnyelsebara energikällor i form av vattenkraft och vindkraft. Det skulle krävas en betydligt större överkapacitet hos vattenkraften för att klara elförsörjningen även de dagar som det är vindstilla. Somliga vindkraftförespråkare uppger att det skulle vara möjligt att använda vindkraftverkens elproduktion till att producera vätgas de dagar det blåser mycket för att på så sätt kunna lagra energin i gasform. Tekniken att låta vindkraftverk producera vätgas skulle även kunna användas till att producera bränsle till förbränningsmotorer som drivs av vätgas. På så sätt finns även möjligheten att låta ett antal vindkraftverk uteslutande arbeta med vätgasproduktion på exempelvis platser där det av olika skäl är dyrt eller problematiskt att ansluta vindkraftverket till elnätet. Tekniken för vätgasproduktion med vindkraftverk är ännu inte fullt utvecklad, men förhoppningar finns att utvecklingen inom något eller några tiotal år hunnit generera ekonomiskt konkurrenskraftiga produkter 8. Storleken på de vindkraftverk som byggs har varit stadigt växande. Sedan början av talet har en fördubbling av storleken skett ungefär vart fjärde år. Idag är de största verken på över 6 MW och har en rotordiameter på över 125 meter. Man kan anta att denna storlek börjar närma sig vad som är praktiskt och ekonomiskt genomförbart att tillverka med de material och produktionstekniker som idag finns att tillgå. 8 Projektrapport: Vindkraft utan elnät, Leader+ Gotland 15

16 Förutom att storleken ökat har även tekniken förfinats och förbättrats under åren. Datoriserade styrsystem har blivit mer avancerade samtidigt som kostnaden för dessa minskat. Ny design på turbinbladen har ökat energiutnyttjandet från vinden och förbättrad kraftelektronik möjliggör att verken kan drivas med variabelt varvtal. Driften har även optimerats på flera andra sätt 9. Förutom att de enskilda vindkraftverken ökat i storlek har även antalet verk i anläggningarna ökat. Tidigare var det vanligt att ett verk i taget byggdes medan man idag mer gått över till större vindkraftsparker både på land och till havs. I Sverige finns goda förutsättningar för vindkraft. Vindförhållandena är goda och den väl utbyggda vattenkraften har möjlighet att till viss del utgöra energibuffert de dagar vinden inte blåser Situationen idag Redan idag är en stor del av Sveriges elenergiproduktion förnyelsebar då cirka hälften produceras med vattenkraft. I dagsläget kan vattenkraften i princip anses vara fullt utbyggd eftersom de älvar som fortfarande står orörda sparats av miljöskäl. De förändringar som skulle kunna vara aktuella inom vattenkraften innefattar främst mindre effektivitetsförbättringar i befintliga vattenkraftverk. Under maj månad 2008 fanns det i Sverige 886 stycken vindkraftverk i drift. Effekten hos dessa låg mellan 55 kw till 3 MW och totala energiproduktionen från vindkraften i Sverige uppgick 2007 till 1,4 TWh. Under 2007 ökade den totala elproduktionen i Sverige med 3 procent och vindkraften ökade sin elproduktion med 45 procent. Elproduktionen från kärnrespektive vattenkraft uppgick under 2007 till ca 65 TWh för respektive del 10. Tillförsel av el i Sverige Terawattimmar (TWh) Förändring från 2006 i procent Tillförsel Produktion inom landet Vattenkraft (inkl pumpkraft), netto Vindkraft 1 1,4 40 Kärnkraft (kondens), netto Konventionell värmekraft, netto Bruttoöverföring till Sverige inkl transitering (import) Summa Tabell 1. Elproduktion i Sverige 2006 och 2007 (Källa: Statistiska centralbyrån) 9 Wizelius Statistiska centralbyrån. 16

17 3.2.2 Geografisk utbredning Många platser i Sverige lämpar sig väl för vindkraftsanläggningar. Eftersom en stor del av landet omgärdas av vatten finns inte några större hinder för vindens framfart. De vindkraftverk som hittills byggts är spridda över hela landet, även om de största antalen hittas i anslutning till landets södra kustområden, Öland och Gotland samt områdena kring de stora sjöarna Vänern och Vättern. Figur 2. Vindkraftverkens geografiska placering (Källa: Energimyndigheten) 17

18 3.2.3 Vindförhållanden Uppsala universitet har på Energimyndighetens uppdrag genomfört vindkarteringar där landets vindförhållanden på höjd ovan mark som är lämpliga för vindkraftverk kartlagts. Modellen man använt sig av kallas MIUU (Meteorological Institute Uppsala University Model) 11. För att ett område ska anses intressant som plats för vindkraftverk ska årsmedelvinden 72 meter över nollplansförskjutningen vara 6 m/s. Nollplansförskjutningen anges som 3/4 av omgivande vegetation vilket innebär att då omgivande träd är 20 meter höga är nollplansförskjutningen i detta fall 15 meter över marken 12. Eftersom skogen skapar turbulens och därmed minskar energiutbytet från vinden måste vindkraftstornen vara högre vid byggnation i skogsområden. Kostnaderna för byggnation i skogsområden blir därför högre jämfört med öppna områden. Som synes av den förteckning av vindkarteringen som är gjord på 72 meters höjd över nollplansförskutningen (se nedan) är det många områden i Sverige som vindenergimässigt är lämpade för vindkraft. Längs landets kuster, på Gotland och Öland, kring de stora sjöarna Vänern och Vättern, i de södra delarna av landet samt många högt belägna platser i Norrlands inland finns goda vindförhållanden. Självfallet är även grundbankarna i vattnen innanför territorialgränsen intressanta ut vindenergisynpunkt. 11 Vindforsk, 12 Med vindkraft i tankarna -Vindkraft i Sverige

19 Figur 3. Årsmedelvinden på 72 m höjd ovan nollplansförskjutningen beräknat med MIUU-modellen, 1 km horisontell upplösning. (Källa: Energimyndigheten) 19

20 3.2.4 Ägandeform Det råder stora skillnader i ägandeformen för vindkraftverk i Sverige. Det finns privatägda vindkraftverk och många verk som ägs av företag vars huvudsakliga sysselsättning är annat än kraftproduktion och kraftdistribution. Även andelsägande, kooperativa föreningar och aktiebolag tillämpas. Kommunala energiverk och energibolag är också ägare till flertalet verk. De stora kraftbolagen dominerar i Sverige byggandet av nya större vindkraftsparker, både havs- och landbaserade 13. Aktiebolag bildat för vindkraftsägande Antal verk Effekt (MW) Privatperson, eget företag Samfällighetsförening, andelsförening, Ekonomisk förening Företag med annan huvudverksamhet än energi Energiföretag, Kraftföretag, Distributionsföretag Endast rapportör angiven Tabell 2. Ägandeformers respektive andelar sett till antal verk och total effekt. Svenska vindkraftverk år (Källa: Elforsk, rapport 08:26) Som synes i ovanstående diagram är det inte energibolagen, vilket man spontant kan tro, som är dominerande på den svenska marknaden varken sett till antal verk eller effekt. 13 Elforsk rapport 08:26 20

21 3.3 Konstruktion Under årens lopp har en rad olika konstruktionslösningar prövats vilket påvisat svagheter och styrkor med olika varianter. Den dominerande designen idag utgörs av så kallade HAWTmodeller (Horisontal Axis Wind Turbine) där turbinen är placerad i lovart i förhållande till maskinhuset och där tornet består av ett koniskt stålrör 14. Bild 1. Vindkraftverk av HAWT-modell, Enercon E-70. (Foto: Vidar Olburs) 14 Wizelius

22 3.3.1 Turbinen Vindturbinens rotorblad är i allmänhet tre till antalet vilket visat sig vara en bra avvägning mellan effektivitet och vikt. Turbinens löptal betecknas λ och utgör kvoten mellan vspets bladspetshastighet och vindhastighet ( λ = ). För trebladiga turbiner bör λ ligga runt 7 för v vind bästa verkningsgrad. Ökad vindhastighet innebär alltså att varvtalet måste ökas för att löptalet ska kunna hållas konstant. Vid ökad spetshastighet ökar dock även ljudnivån på vindkraftverket och till stor del är det turbinens spetshastighet som utgör begränsning för turbinens maximala varvtal för att en acceptabel ljudnivå ska kunna bibehållas. n2πr Spetshastigheten kan beräknas på följande sätt v spets = där n=varvtalet per minut, R= 60 rotorns radie 15. Vindkraftverk med större rotordiameter arbetar därför med lägre turbinvarvtal än mindre modeller Maskinhus Vindkraftverkets maskinhus innehåller en maskinbädd innehållande komponenter för kraftöverföringen. Denna innefattar bland annat en huvudaxel från turbinen med tillhörande lager, en generator och även en girmotor som riktar upp maskinhuset mot vindriktningen. Beroende på om generatorn är konstruerad för att leverera högkvalitativ ström direkt till elnätet eller opreparerad ström som kräver mer omfattande transformation innan den når elnätet, innefattar maskinhuset ibland även en växellåda. Högkvalitativ ström kräver att rotorn har ett konstant varvtal vilket växellådan ser till. Direktdrivna generatorer levererar en ström som först måste transformeras innan den kan transporteras in i elnätet 16. Växellådorna har som funktion att växla upp varvtalet så att generatorn får arbeta med eller varv/min, vilket är det som krävs för att strömmen som skapas i en sex- respektive fyrpolig generator ska få rätt frekvens (50 Hz) som är anpassad till elnätet. Denna uppväxling är så stor att den måste ske i flera steg, ofta tre, vilket innebär att de flesta verk har en trestegs växellåda. Påfrestningarna på dessa är mycket stora i ett stort vindkraftverk och kräver oljepump och oljekylare för att smörjningen ska fungera 17. Eftersom växellådorna innebär ytterligare en möjlig felkälla som försämrar driftsäkerheten har flera tillverkare övergått till direktdrift av generatorerna. Särskilt hos vindkraftverk placerade till havs där underhåll är både krångligt och dyrt upplevs direktdrivna generatorer vara mer lämpliga. Strömmen som genereras varierar både i spänning samt frekvens i takt med varvtalet. Strömmen måste först omvandlas till likström och därefter omvandlas till växelström för att frekvensen ska överensstämma med elnätets. Omvandlingen medför vissa förluster men verkningsgraden är fortfarande goda 97 procent vilket innebär att förlusterna 15 Hau Wizelius Wizelius