Miljöfysik vt2009 Mikael Syväjärvi, IFM
Vind uppstår från solen Solen Värmer upp luft Jorden är rund och roterar Moln ger skillnader i uppvärmning Områden med olika temperaturer Högtryck och lågtryck Luft rör sig från högtryck till lågtryck Vill utjämna trycket VIND! Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 2
Vindkraftverk Vindkraftverk fångar upp vindens energi omvandlas till elektricitet Väderkvarn omvandlas till mekaniskt arbete Vindkraftverkets snurra Vinden får vindkraftverkets snurra att rotera Snurran bromsar upp vindens hastighet lägre bakom snurran än framför Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 3
Snurrans yta Snurran Få blad långa Mindre materialåtgång och enklare transport Snabb rotation - fler blad ingen ökad effektivitet svepyta ges av den yta som snurran täcker när den roterar Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 4
Snurrans yta 80-talet Svepyta 300 kvadratmeter Idag Utveckling svepyta över 10000 kvadratmeter Snurrans diameter över 100 meter! Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 5
Mängd luft Genom att veta luftens vikt och vindens hastighet Räkna ut hur mycket luft som passerar svepytan Exempel Snurrans diameter 50 meter Vindhastighet 10 m/s Pi*25*25*10*1.25 kg Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 6
Effekt Vindens effekt proportionell mot hastigheten i kubik P=0.625v 3 E=mv 2 /2; m=ρav; ρ=1.25 kg Dubbel vindhastighet Ger 8 ggr större effekt Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 7
Vindkraftverkens höjd Högt belägna Stora ytor Vindhastighet ej lägre pga byggnader, skog Höga torn Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 8
Landskapsbild Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 9
Krav på teknik Stora krafter Underhåll är bra http://www.youtube.com/watch?v=c3fztmlhwca&nr=1 Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 10
Vertikal vindkraft Ger mindre energi men högre energiutbyte Låter mindre Oberoende av vindriktning Enklare teknisk lösning (direkt generator på marken) Tar plats (fästanordningar) Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 11
Vertikal vindkraft Rör sig genom undertryck som skapats av vinden Liknande vinge i flygplan Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 12
Energi 800 vindkraftverk 2006 Ca 1.4 TWh elektricitet (Sverige totalt ca 148 TWh) 1% Används 2000-2500 timmar per år ¼ under ett år Framtida planer Energimyndigheten förslag till regeringen 2007 Sverige producera 30 TWh vindelektricitet år 2020 Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 13
Vindkraftens utveckling Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 14
Världen Installerad effekten av vindkraft under 2007 ökade med 18 procent enligt vindkraftsorganisationen EWEA Källa: EWEA Tyskland12 Spanien 11 Danmark 10 Italien Frankrike Storbritanien Portugal Nederländerna Österrike Grekland Irland Sverige 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 5 10 15 20 25 Installerad vindkraft 2007 [Twh] Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 15
Fördelar/nackdelar Gratis vind Inget transportbehov Kan inte regleras Kan inte lagras Måste existera med reglerbar kraftproduktion Mycket vind vattenkraft lagra vatten Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 16
Nackdelar Åska Japan 161 gånger på fem år Skadar generator, växellåda, kontrollsystem Fladdermöss inre blödningar Tryckfall skapat av rotorerna Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 17
Framtid Undersökning januari 2009 av branschorganet Svensk Vindenergi Vindkraft sysselsätter idag 2000 jobb Medveten satsning fram till 2020 12000 jobb ytterligare politisk vilja staten skjuter till särskilda styrmedel i ett långsiktigt hållbart stödsystem handläggningstiderna för att bevilja tillstånd förenklas och kortas Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 18
Sjöfart Utsläpp kanske större än man trott Februari 2008: klimatpenelens studie Tre gånger större Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 19
MS Beluga Skysails Användning av draksegel Fraktkostnader minska 10-35% Stabilisering och positionering Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 20
Drakfysik 160 kvm stort segel 300 meter upp i luften Dubbel vindhastighet mor marken Vindenergi 8 ggr mer Drake som rör sig Mindre inverkan av turbulens Stora virvlar blir mindre virvlar som omvandlar rörelseenergi till värmeenergi (energi förloras) Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 21
Vattenkraft Traditionell användning Kvarn Transportör Vattensåg Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 22
Vattenkraft 1200 vattenkraftverk i Sverige Producerar 65 Twh Nästan hälften av Sveriges elproduktion Total produktion genom vattenkraft Lule älv Ångermanälven inkl Faxälven Indalsälven Ume älv Dalälven Skellefte älv Ljusnan Ljungan Klarälven Göta älv Övriga älvar Källa: Kungliga ingenjörsakademien 0 20 40 60 80 100 120 140 Elektricitet [Twh] Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 23
Vattenkraft Kan producera energi när den behövs Vattenmagasin - dammar eller sjöar Ger inga utsläpp Stör landskapsbilden Ingen mer utbyggnad Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 24
Vågkraft Liten men stark? Endast ett 50-tal projekt i världen Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 25
Vågkraft - potential Globalt 10000-15000 TWh Östersjön (Sverige) 50 TWh 80% långt ute till havs (utanför svenskt vatten) 10-15 TWh årligen Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 26
Vågkraft Bojar på ytan Strömmar Tål strömmar Syns inte Vattenfall Boj vid vattenytan Kopplad till generatorer vid botten Test utanför Lysekil Hösten 2008 Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 27
Vågkraft Fortum Kustnära bottenvågor Samarbete med AW ENERGY Oy Rauno Koivusaari uppfinnare En lucka slår fram och tillbaka med bottenvågor Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 28
Hemuppgift 3 Tema Nya miljöteknologier (miljöteknik) Miljöpolicy hos företag Nya miljöteknikföretag? Etablerade företag Förstärkt miljöpolicy och/eller miljöprofilering? Undersök Sammanfatta i fri form Seminarium 3 vt2009 LSFYC3 - Miljöfysik - Mikael Syväjärvi 29