Projektrapport. Vindkraft: Grundkurs HT-07. Kvarkenvinden. Teodor Nimmersjö Seltjärn, Bredbyn. December 2007. Högskolan på Gotland, Visby

Projektrapport Vindkraft: Grundkurs HT-07 Kvarkenvinden Teodor Nimmersjö Seltjärn, Bredbyn December 2007 Högskolan på Gotland, Visby

Projektrapport Vindkraft: Grundkurs HT-07 Kvarkenvinden Kursdeltagare Teodor Nimmersjö, Seltjärn, Bredbyn Handledare Gunilla Britse, Tiia Torekull December 2007 Examinator Gunilla Britse vid Högskolan på Gotland, Visby

sidan 3 Sammanfattning Projektrapporten Kvarkenvinden beskriver föreningen Kvarkenvindens vindkraftsanläggning utanför Umeå Hamn i Holmsund. Anläggningen består idag av två vindkraftverk som beskrivs till konstruktion och funktion i rapporten. I rapporten beskrivs även föreningen Kvarkenvinden 1 ekonomisk förening vars medlemmar äger vindkraftverken. Föreningens samarbete med Umeå Energi, som innefattar nätanslutning och administration av den producerade elen, beskrivs också till viss del i rapporten. Rapporten innehåller även intressant nutidshistoria (tolkad ur den rådande vindkraftsdebatten i media) och framtidsutsikter rörande vindkraften i Sverige i stort samt en del om föreningen Kvarkenvindens framtidsplaner.

sidan 4 Förord Liksom genom hela kursen har jag upplevt arbetet med projektrapporten som mycket intressant. Dock har arbetet med rapporten på grund av olika omständigheter och kanske en del brister i planeringen blivit väldigt komprimerat till de sista veckorna. Vill tacka familjen som stått ut med att jag suttit framför datorn, fokuserad på projektrapportskrivande, på normalt ledig tid. Jag har under arbetet med rapporten haft glädjen att få göra två studiebesök vid anläggningen i Holmsund. Det första besöket gjorde jag tillsammans med min fru lördagen den 8 december i kombination med en kort weekendresa till Umeå och övernattning på hotell. Den dagen var det lite mulet och grått väder men båda verken snurrade vackert ändå. Mitt andra besök gjordes i vackert väder onsdagen den 12 december. Den gången hade jag förmånen att få ha Lars C Johansson som guide. Lars är driftansvarig på Kvarkenvinden men också projektledare för vindkraftsatsningar hos Umeå Energi. Besöket gav mig mycket matnyttigt och inspiration i mitt rapportskrivande. Stort tack vill jag rikta till honom som gav av sin dyrbara tid. Tacksam är jag också för det positiva bemötandet jag fått från Mia Åström som är sekreterare i föreningen Kvarkenvinden och kontaktperson. Hon gav mig de rätta kontakterna. Tacka vill jag också Håkan Karlsson, ordförande i föreningen, för kompletterande upplysningar vid sammanställandet av projektrapporten. Jag vill också rikta tack till Gunilla Britse och Tiia Torekull, vid Högskolan på Gotland, för värdefull handledning under kursens gång. Särskilt vill jag tacka Gunilla för råd kring val av projektuppgift samt värdefulla kommentarer på projektrapporten. Slutligen vill jag rekommendera ett besök vid Kvarkenvinden. Vill man dit åker man E12:an till Holmsund och fortsätter mot Vasa förbi Silja Lines terminal. Där vägen tar slut är man framme vid vindkraftverken. Alternativt matar man in koordinaterna i sin nya GPS (enligt Tabell 2) och följer instruktionerna på den (en GPS påstås ju vara årets julklapp ). Seltjärn, Bredbyn, 2007-12-18 Teodor Nimmersjö

sidan 5 Innehållsförteckning Sammanfattning...3 Förord...4 1 Inledning...6 2 Vindkraft...7 2.1 Energin i jordens vindar...7 2.2 Omvandling av vindenergi...7 2.3 Vindkraften i Sverige...7 2.4 Vindkraften i Västerbotten...9 3 Föreningen...10 3.1 Vindkraftkooperativ...10 3.2 Föreningens första verk Kvarkenvinden 1...10 3.3 Föreningens andra verk Kvarkenvinden 2...11 3.4 Fler vindkraftverk - Kvarkenvinden 3...12 4 Vindkraftverken...13 4.1 Beteckningar...13 4.2 Vindkraftverkens olika delar...14 4.3 De viktigaste komponenterna...15 4.4 Effektreglering...16 4.5 Elproduktionen...16 4.6 Miljöpåverkan...17 5 Nätanslutning...18 5.1 Allmänt om nätanslutning...18 5.2 Samarbetet med Umeå Energi...19 5.2.1 Kabel...19 5.2.2 Elmätning och elpris...20 5.3 Nätnytta...21 6 Diskussion/Slutsats...22 7 Referenser...23 8 Bilder...25 9 Bilagor...25

sidan 6 1 Inledning Som avslutande uppgift i kursen Vindkraft Grundkurs hösten 2007 hör att skriva en projektrapport med syftet att beskriva en befintlig eller planerad vindkraftsanläggning. Vid mina funderingar kring lämpliga anläggningar att skriva om gick mina tankar ganska snart till Kvarkenvinden med sina två vindkraftverk på piren utanför hamnen i Holmsund. Dels för att vindkraftverken ligger relativt nära min hemort och dels för att jag kom i kontakt med dem i mitt sökande efter anläggningar ägda av vindkraftskooperativ i vilka man kan teckna andelar. Kvarkenvinden är också intressant som förening då de var pionjärer i Västerbotten som ägare till landskapets första vindkraftverk, Kvarkenvinden 1, och pionjärer i ännu ett avseende som nuvarande ägare till ett av Sveriges största vindkraftverk, Kvarkenvinden 2. Det senare verket har en effekt på hela 3 MW. I projektrapporten beskrivs Kvarkenvindens vindkraftverk i Holmsund, deras tekniska konstruktion och funktion. Eftersom jag har en bakgrund som elkraftingenjör har jag valt att fokusera lite extra på nätanslutning av vindkraftverken och samarbetet med Umeå Energi. I min projektbeskrivning nämnde jag följande frågeställningar angående nätanslutning: Vilka möjligheter stod till buds, Uppstod några problem, De tekniska lösningarna och Vilka effekter har det gett på distributionsnätet. Förhoppningsvis återfinns en del av svaren i projektrapporten om än under andra rubriker. Under projektets gång har jag läst och lyssnat in en del av rådande energidebatt i massmedia. En del av det jag fastnat för och i synnerhet det som handlar om vindkraft återfinns i rapporten. Andra aspekter som ägande, ekonomi och miljöpåverkan beskrivs bara översiktligt.

sidan 7 2 Vindkraft Den senaste tiden har vindkraft aktualiserats på många olika sätt i media och mycket tyder på att utvecklingen av vindkraften i Sverige tycks ha tagit riktigt god fart. Teknikutvecklingen, klimatfrågan, krympande oljeresurser och en politisk vilja att bli självförsörjande på el är branschföreningen Svensk Vindkrafts förklaring till att vindkraftproduktionen kan väntas öka mycket framöver (enligt DN 2007-11-29) [10]. 2.1 Energin i jordens vindar Ungefär två procent av den energi som når jorden från solen omvandlas till rörelseenergi i jordens vindar. Vindarna uppstår genom ojämn uppvärmning, jordens rotation och den s.k. corioliskraften. Enligt en artikel i tidskriften Allt om Vetenskap (nr 10, 2007) [14] uppgår den totala energin i jordens vindar till 30 miljoner terawattimmar (TWh) per år. Det är 250 gånger mer än människans totala årliga energikonsumtion på ungefär 120 000 TWh. Naturligtvis kan man inte ta tillvara mer än en bråkdel av vindens energimängd med hjälp av vindkraftverk men potentialen i vindarna är stor. 2.2 Omvandling av vindenergi Med ett vindkraftverk kan man omvandla rörelseenergin i vinden till elektrisk energi. Ett vindkraftverk består vanligtvis av en rotor som drivs runt genom de tryckskillnader som uppstår när vinden blåser igenom den. Rotorn är kopplad till en generator som när den drivs runt genererar elektrisk ström som matas ut på elnätet. Ett typiskt vindkraftverk idag är på 1 MW och har en rotor med 30 meter långa blad och ett torn på 75 meter. Men idag tillverkas det enorma vindkraftverk med en nominell effekt på hela 6 MW (går bl.a. att läsa om i Windblatt 01/2008 från Enercon) [6]. Effekt (energi per tidsenhet) Energi (effekt gånger tid) 1 kilowatt (kw) = 1 000 W 1 kilowattimme (KWh) = 1 000 Wh 1 megawatt (MW) = 1 000 kw 1 megawattimme (MWh) = 1 000 kwh 1 gigawatt (GW) = 1 000 000 kw 1 gigawattimme (GWh) = 1 000 000 kwh 1 terawatt (TW) = 1 000 000 000 kw 1 terawattimme (TWh) = 1 000 000 000 kwh Tabell 1. Energitermer samt förhållandet mellan effekt och energi. (Exempel: En lampa med effekten 40 W har efter 25 timmars brinntid förbrukat energin 1 kwh). Vindens effekt är proportionell med vindens hastighet i kubik. Det gör att vindens effekt ökar åtta gånger när vindens hastighet fördubblas. Därför är det viktigt att placera ett vindkraftverk utifrån de bästa möjliga vindförhållandena. 2.3 Vindkraften i Sverige I tidningen Ny Teknik den 7 december 2007 [15], kan man läsa rubriken Slutet nära för första vindkraftverket. Rubriken syftar på vindkraftverket Matilda på Gotland som rivs under nästa år. Matilda med sitt 80 meter höga torn i betong byggdes i början av 1980-talet. Det var då i den svenska vindkraftindustrins gryning. Då vindkraftverket Matilda restes satsades rejält på vindkraft i Sverige, liksom i Tyskland och Danmark, men de svenska satsningarna halkade snart efter enligt artikeln Sverige blåst på vindkraften i Ny Teknik den 12 december 2007 [9]. Sedan dess har utvecklingen för vindkraftproduktion i Sverige gått relativt trögt men nu kan man ana att Vinden har vänt som en annan artikelrubrik uttrycker det (på Västerbottensnytts hemsida på svt.se) [22]. Enligt Nils-Erik Carlstedt (citerad i Västerbottensnytt), som är den som sammanställer vindkraftstatistiken åt Vindforsk, har 1 TWh-

sidan 8 vallen brutits den här hösten. 1 TWh motsvarar förbrukningen hos 50 000 eluppvärmda villor (med en förbrukning på 20 000 kwh/år, Wizelius 2007) [20]. Prognoserna för hela året 2007 pekar på en total vindkraftproduktion av 1,4 TWh. Motsvarande produktion förra året (2006) var 0,9 TWh. Den totala elproduktionen i Sverige samma år var 140,1 TWh. I Dagens Nyheter [11] och många andra tidningar kunde man den 16 november i år läsa om Sveaskogs och Vattenfalls gemensamma planer på en stor vindkraftsatsning över hela Sverige. En satsning som skulle ge en elproduktion på upp till 4 TWh. Ett par veckor senare, den 29 november, tillkännagavs planerna på Europas, kanske världens, största vindkraftpark. Omnämnt i bl.a. Dagens nyheter [10] och Dagens industri [5]. Företaget Svevind tänker sig en vindkraftpark, med mellan 600 och 1 200 vindkraftverk, lokaliserad i Markbygden utanför Piteå. Parken kan komma att producera upp till 8 TWh per år vilket kan jämföras med den största reaktorn i Forsmark som producerade 9,6 TWh under 2006 och med elproduktionen i Skellefteälven som var 4,2 TWh. Svensk vindkraft gläds åt Energimyndighetens rapport som publicerades den 30 november 2007 [7]. I ett pressmeddelande från intresseorganisationen Svensk Vindkraft (samma dag) [16] meddelar Matthias Rapp att Energimyndighetens besked ligger helt i linje med vindkraftbranschens egna bedömningar. I sin rapport menar Energimyndigheten att Sveriges nationella planeringsmål för elproduktion från vindkraft bör sättas till 30 TWh år 2020 vilket är avsevärt högre än nu gällande mål på 10 TWh år 2015. Ännu högre produktionssiffror talar man om i Tidningen Affärsvärldens sammanställning av planerade vindkraftverk i Sverige (12 december 2007) [3]. Enligt Lars-Eric Bränfeldt, på tidningen, handlar det om 4 000 vindkraftverk med en sammanlagd produktion på 45 TWh per år. Det handlar då om investeringar på totalt 200 miljarder kronor. Bild 1. Västerbottens första vindkraftverk - Kvarkenvinden 1 (foto: Håkan Joëlson, maj 2006)

sidan 9 2.4 Vindkraften i Västerbotten Även i Västerbotten har man det sista året sett en ökning i vindkraftproduktionen (enligt tidigare nämnda artikel i Västerbottensnytt) [22]. Produktionen har mer än fördubblats från 6,8 GWh (gigawattimmar) till 15,2 GWh hittills i år (den 14/11). 1,7 % av Sveriges vindkraftproduktion kommer nu från Västerbotten. Drifttagningen av Kvarkenvindens andra vindkraftverk, ett av Sveriges största, bidrar tillsammans med fem vindkraftverk på Hornberget vid Malå till ökningen. Kvarkenvindens första vindkraftverk (se Bild 1) togs i drift i juni 1998 och var då det första vindkraftverket i Västerbotten. Nästa år kan ökningen i Västerbotten bli än mycket större då tillstånd finns för byggandet av ett 20 tal nya verk på berget Bliekevare i Dorotea, på Granberget utanför Robertsfors och i Hörnefors.

sidan 10 3 Föreningen Ett sätt att äga ett vindkraftverk på är att gå med i en vindkraftförening och köpa andelar i ett Vindkraftkooperativ. Föreningen Kvarkenvinden är ett exempel på ett sådant kooperativ. 3.1 Vindkraftkooperativ Genom att flera delägare delar på investeringskostnaderna vid uppförandet av ett vindkraftverk sprids riskerna och behovet av lånefinansiering minskar. Det förbättrar naturligtvis den ekonomiska kalkylen för vindkraftprojektet samtidigt som medlemmarna får tillgång till billig el. Hans Bolander, på nättidningen DinaPengar.se [2], rekommenderar en investering i el som ett fjärde ben i din sparportfölj. Han nämner då vindkooperativ som Kvarkenvinden i Umeå m.fl. som alternativ man bör titta på. En andel kostar normalt 5 000 kronor och berättigar till 1 000 kwh till självkostnadspriset 13 öre (idag). 3.2 Föreningens första verk Kvarkenvinden 1 I december 1997 bildades föreningen Kvarkenvinden ekonomiska föreningen av några entusiaster som trodde på idén med vindkraft och själva ville ha miljövänlig och billigare elkraft. Året därpå i juni 1998 togs deras första vindkraftverk i drift, Bonus 600 kw, på piren utanför Umeå Hamn i Holmsund (Se BILAGA 1). Verket kostade ca 5 miljoner kronor att uppföra. Bild 2. BAB Fastigheters Kvarkenvindeldrivna minibuss (foto: Teodor Nimmersjö, december 2007) På vindkraftverkets dörr sitter en skylt med 87 namn på personer eller företag ingraverade under rubriken Pionjärer för Västerbottens första vindkraftverk 21-juni 1998. Som nr två i listan står BAB Fastigheter AB, ett av de företag som har andelar i kraftverket. Förutom att de ger sina kunder miljövänlig elenergi använder de också sitt medlemskap i Kvarkenvinden i sin marknadsföring. Av en tillfällighet träffade jag och min fru på deras vindeldrivna minibuss i Hörnefors på vägen hem från besöket i Holmsund (se Bild 2).

sidan 11 3.3 Föreningens andra verk Kvarkenvinden 2 Ganska snart hade man konstaterat att vindkraft var ett ekonomiskt och miljöriktigt alternativ och redan år 2000 påbörjade man arbetet med att söka tillstånd för ytterligare verk. Det skulle dock gå flera år innan alla tillstånd och avtal var färdiga och ett andra verk kunde tas i drift i maj 2007. Föreningen har nu 410 medlemmar som delar på totalt 7164 andelar. Fredagen den 8 september 2006 kunde man läsa på Sveriges radios hemsida (sr.se) [17] om byggandet av Sveriges största vindkraftverk i Holmsund. Man citerar bl.a. Västerbottens Folkblad som skriver att det nya verket blir 85 meter högt och får en rotordiameter på 90 meter. Verket beräknades också kunna producera 6 miljoner kwh per år vilket skulle räcka till 300 villor. Den 12 mars 2007 kunde man senare höra om i Västerbottensnytt och läsa på Sveriges televisions hemsida (svt.se) [21] att Sveriges effektivaste vindkraftverk var på plats och prydde horisonten. Bara ett enda rotorblad väger 6 ton och är nästan lika långt som Hotell Plaza i Umeå är högt skrev man imponerad av verkets storlek. Man skrev vidare Om det blåser tillräckligt kommer kraftverket generera elström i en omfattning som aldrig tidigare gjorts i norra Sverige. Bild 3. Driftansvarige Lars Johansson vid kontrollskåpet i Bonus-verket. Infälld bild visar motsvarande skåp i V90-verket. (foto: Teodor Nimmersjö december 2007). Vid upphandlingarna av verk nummer två fanns tre leverantörer med. De var Vestas, NegMicon och Enercon. Från början siktade man på ett verk med en effekt mellan 1 550 kw och 2 000 kw. Valet blev till slut det största verk som uppförts i Sverige, ett Vestas V90 på 3,0 MW. I Vindforsks driftuppföljning [4] av vindkraftverken i Sverige finner man idag bara ett vindkraftverk till av samma storlek. Det heter Olsvenne 2 och står i Näs på Gotland.

sidan 12 Kostnaden för investeringen i Kvarkenvinden 2 var ca 32,6 miljoner kronor (Se exempel på kalkyl i BILAGA 4). 3.4 Fler vindkraftverk - Kvarkenvinden 3 I framtiden väntas föreningen växa ytterligare. Inspirerade av framgångarna med de två tidigare vindkraftverken satsar man nu på ett tredje verk. Man vill ge fler personer möjlighet till miljövänlig och billig elenergi och samtidigt göra en insatts för den globala miljön. På Kvarkenvindens hemsida [13] kan man läsa att Intresseanmälningarna fortsätter att strömma in för verk nr 3 och att Det börjar bli fulltecknat. Även om exakt position inte ännu är fastställd, i diskussionerna med Umeå Hamn rörande markfrågan, vet man att verket kommer att byggas på den västra piren (se BILAGA 1). I förhandlingar om markavtalet måste hamnens eventuella utbyggnadsmöjligheter i framtiden tas i beaktande. Leverans av det nya verket är dock säkrad så snart väntas startskottet gå för det tredje verket. Leverantör av Kvarkenvindens tredje vindkraftverk blir Vestas i Danmark. Verket kommer att ha en effekt på 2 MW och blir därför något mindre än V90-verket. Kostnaden för investeringen blir ändå lika stor som för V90-verket eftersom efterfrågan på vindkraftverk gjort att priserna ökat. Kostnaden beräknas till drygt 30 miljoner kronor och kostnaderna för varje insatts hamnar strax över 6 000 kr. Tanken är att det tredje verket skall tas i drift innan utgången av år 2008. Föreningen vill också vara en drivande kraft för att fler vindkraftverk byggs i närheten av deras egna vindkraftverk.

sidan 13 4 Vindkraftverken Teknikutvecklingen har gått långt mellan Bonusverket som installerades 1998 och V90 verket som togs i drift detta år enligt driftansvarige Lars Johansson. Bonus verket har en enkel och robust konstruktion medan V90 verket har en mer avancerad och invecklad teknik och styrning. Erfarenheterna av Bonusverket är att det krånglar mycket lite. De går någon säkring ibland. 4.1 Beteckningar Kvarkenvinden 1 har beteckningen Bonus 600kW Mk IV och är ett trebladigt vindkraftverk tillverkat av Bonus Energy A/S, Brande, Danmark. Kvarkenvinden 2 är också det trebladigt men med dubbla diametern. Dess beteckning är Vestas V90-3,0 MW och det är tillverkat av Vestas Wind Systems A/S, Randers, Danmark. Bild 4. Illustration som visar storleksförhållandena mellan Kvarkenvindens båda vindkraftverk. (Foto och layout: Teodor Nimmersjö, december 2007) Vill man följa statistiken för Kvarkenvindens båda vindkraftverk i Vindforsks driftuppföljning av Sveriges vindkraftverk (på www.vindenergi.org) [4] skall man söka efter nummer 341, Holmsund Vindkraftstn, och nummer 867, Holmsund 2. Båda verken har positionen K20e på kartan i sammanställningen (se bilaga 2: Karta över verkens placering). Verkens ungefärliga GPS-koordinater framgår av Tabell 2.

sidan 14 Latitud Longitud Kvarkenvinden 1 (Bonus-verket) N63 40 35.8 E20 20 20.4 Kvarkenvinden 2 (V90-verket) N63 40 22.3 E20 20 18.8 Tabell 2. GPS-koordinater för Kvarkenvindens vindkraftverk (hämtade på eniro.se)[8] 4.2 Vindkraftverkens olika delar Vindkraftverk består av en mängd olika komponenter vilka krävt år av utveckling och optimering innan man nått dagens tekniknivå. Några av komponenterna i ett vindkraftverk skildras i nedanstående skisser (Bild 5 och Bild 6) hämtade ur broschyrer för Vestas V90 och Bonus 600. För en mer detaljerad specifikation av Kvarkenvindens båda vindkraftverk se BILAGA 3 med en teknisk specifikation för Kvarkenvindens vindkraftverk. Bild 5. V90 verkets olika delar. (Illustration ur Broschyren V90-3,0 MW Banar vägen till högre effekt, Vestas Wind System A/S) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Oljekylare Generatorns luftkylning Högspänningstransformator Anemometer (ultrasonic) VMP-toppstyrning med omformare Servicekran OptiSpeed-generator Kompositkoppling 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. Girväxel Växellåda Mekanisk parkeringsbroms Maskinfundament Bladlager Nav Rotorblad Pitchcylinder Navstyrning

sidan 15 Bild 6. Bonus 600 verkets olika delar. (Illustration ur Broschyren Bonus 600 kw, Trust in the wind, Bonus Energy A/S, Bearbetad av: Teodor Nimmersjö). 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 4.3 Spinner (Eng) Rotor nav Bladförlängning Rotorblad Huvudlager Huvudaxel Toppstyrenhet Växellåda Bromsskiva 10. Bromsok 11. Koppling 12. Generator 13. Väder sensorer 14. Girväxel 15. Girkuggring 16. Bottenplatta maskinhus 17. Kåpa 18. Generator fläkt De viktigaste komponenterna De mest viktiga komponenterna i ett vindkraftverk är rotor och generator. Dessa kopplar man samman och försöker placera så högt upp som möjligt för att få bra vindar. Naturligtvis behövs även de övriga komponenterna för att verket skall fungera. Båda verken har trebladiga rotorer. Bonus-verkets rotor har en diameter på 44 meter medan V90-verkets rotor är 90 meter i diameter. Den sveper en yta som motsvarar mer än en halv hektar och är fyra gånger större än rotorn på Bonus-verket (se Bild 4). Bonus-verket generator är en dubbellindad asynkrongenerator från ABB. Den ena lindningen används vid låga vindhastigheter och ger 0-120 kw med ett synkront varvtal på 1 000 varv per minut vilket motsvarar 18 varv per minut på rotorn. Den andra lindning ger, vid vindar på 7 m/s och högre, 120-600 kw med ett synkront

sidan 16 varvtal på 1 500 varv per minut och ger då motsvarande 27 varv per minut på rotorn. Generatorn ger en spänning på 690 V. V90-verkets generator är också de en asynkrongenerator. Den optimeras via något som Vestas kallar för OptiSpeed, har en märkeffekt på 3 000 kw och ger spänningen 1 000 V. V90-verkets rotor snurrar med en fart mellan 9 och 19 varv per minut. Det senare ger en periferihastighet (i bladspetsarna) på ca 320 km/h. Rotor och generator är sammankopplade via en växellåda för att ge generatorn ett lämpligt varvtal. Båda verken har en trestegs kombinerad planet och kuggväxel. 4.4 Effektreglering Förhållandet mellan vindhastighet och ett vindkraftverks effekt kan man visa i en så kallad effektkurva (se Bild 7). I effektkurvan kan man också utläsa startvind, märkvind, urkopplingsvind samt typ av reglering. I Vestas-verkets effektkurva kan man se att det är pitchreglerat varigenom det kan ge konstant 3 000 kw mellan 15 och 25 m/s. Pitchreglering sker genom att vingarna vrids kring sin centrumaxel med hjälp av hydraulik i navet. Bonus-verket regleras med överstegring, så kallat stall. Det är en typ av reglering som bygger på den aerodynamiska utformningen av vingarna. Vindkraftverkets vingar är konstruerade så att vid vindhastigheter över 15 m/s bildas turbulens kring delar vingarna som minskar dragkraften trots att vindstyrkan ökar. Effektkurvan för ett stallreglerat verk dalar något efter märkvind. Bild 7. Effektkurva för Vestas V90. (Foto och layout: Teodor Nimmersjö) 4.5 Elproduktionen Enligt statistik tillgänglig på Kvarkenvindens hemsida[13] har Bonus-verket från starten 1998 t.o.m. november 2007 producerat 10 913 298 kwh. Varje år ger det 1,5 GWh. Medelvinden i navhöjd är 5,8 m/s. V90-verket har från starten i maj 2007 t.o.m. november producerat 3 794 810 kwh vilket är 14,8 % över budget trots att november gav mindre vindenergi än väntat. Den budgeterade produktionen är 6,2 GWh/år. Lars Johansson tror med tanke på vad de första månaderna gett att årsproduktionen kan komma att överskrida budget och hamna på 6,8-7,0 GWh/år. Lars ser också en tendens till att vindarna ökar.

4.6 sidan 17 Miljöpåverkan Vindenergin som ytterst skapas genom solens uppvärmning och jordens rotation tillhör de förnyelsebara energiresurserna. Genom att ta tillvara vindenergin och omvandla den till elenergi återbetalar ett vindkraftverk den energi som gått åt till att uppföra det inom 3-6 månader beroende på de lokala vindförhållandena. Att en utvidgad vindkraftproduktion kan bidra till minskad miljöförstöring är de flesta överens om. På det lokala planet, i närheten av ett vindkraftverk eller en vindkraftpark, kan man dock se en viss negativ miljöpåverkan. Ett vindkraftverk ger roterande skuggor och buller som kan störa de närboende. Eftersom de är höga och syns på ganska långt håll (flera km) ger de också en visuell förändring av omgivningen. Bild 8. Kvarkenvindens båd verk vid horisonten fotograferade inne från Patholmsviken. (Foto: Teodor Nimmersjö, december 2007) Beträffande vindkraftverken i Kvarkenvinden är de placerade i ett industriområde mycket långt från boende (se Bild 8 m.fl.). Lars Johansson som bor tvärs över viken och ser Kvarkenvindens vindkraftverk hemifrån hör aldrig något ljud från dem. På Kvarkenvindens gamla hemsida[12] kan man läsa (tills den släcks) att bullernivån vid 8 m/s är specificerad till mindre än 100 db, 10 m från Bonus-verket. Det ljud som hörs kan beskrivas som ljudet av vind. Från Bonus-verket hör man inget maskinljud eller vissling. Rakt nedanför rotorn kan man höra att brusnivån höjs då vingarna passerar tornet. På ett avstånd av endast 50 meter kan det dock vara svårt för det otränade örat att särskilja ljudet från vindkraftverket från det naturliga bakgrundsljud som vinden ger. Det brusar i buskar, stenar, träd, kläder m.m. i ens närhet. Kom och se och lyssna! uppmanar man läsaren. Jag och min fru som själva varit på plats kan intyga att Bonus-verket är tystgående.

sidan 18 5 Nätanslutning Det svenska kraftnätet består av stamnätet, som ägs av Svenska Kraftnät AB, regionnäten och distributionsnäten (lokalnäten). Stamnätet har en spänning på 400 eller 230 kv. Regionnätens spänning ligger på 130 eller 70 kv vilket sedan transformeras ned till 40, 20 eller 10 kv för vidare distribution till slutkunder i de lokala distributionsnäten (Wizelius, 2007)[20]. Vindkraftverk ansluts oftast till de lokala näten. 5.1 Allmänt om nätanslutning Bild 9. Det svenska elnätets principiella uppbyggnad. Elnätet saknar energilager Det som matas in måste förbrukas. Med hjälp av främst vattenkraftverk kan nätet regleras och hållas stabilt. (Bild: kopierad från presentation av Magnus Akke IEA)[1] Ägaren av ett vindkraftverk är i regel beroende av ett nätbolags tjänster för att kunna distribuera den producerade elenergin ut på nätet. En studie gjord av Alexander Wegener på SLU[19], institutionen för ekonomi, i Uppsala visar att vindkraftaktörerna kan uppleva anslutningsprocessen som besvärlig och sakna insyn i nätbolagens prissättning. Både vindkraftaktörer och nätbolag efterfrågar tydligare regler för prövningar av nätanslutning. I avgifterna till nätbolagen ingår en fast årlig avgift, säkringsavgift och energiavgift (se Tabell 3). Tariffelement Fast årlig avgift Effektavgift eller säkringsavgift Energiavgift Ska täcka kostnaderna för Faktureringsgrund Mätning, avläsning, fakturering m.m. Kr/år Kostnaderna för investeringar, drift Kr/kW/år eller och underhåll av nätet och nätstationer Kr/Ampere/år Kostnaderna för de elektriska Öre/kWh abonnentens förlusterna i nätet. energiförbrukning Tabell 3. Avgifter till nätbolagen (tabell hämtad ur tidningen Medvind nr 5 2007)[19]

sidan 19 Kostnaderna vid anslutning av vindkraftverk till nätet beror naturligtvis på de lokala förhållandena som avstånd och omfattningen av nödvändiga anpassningar. Näten är inte alltid dimensionerade för att ta emot el vid de platser som är lämpliga för vindkraft. Vilket ofta är långt ut i de lokala distributionsnäten. Enligt tidningen Dagens industri[5] kräver den stora vindkraftspark som planeras i Markbygden (läs mer i avsnitt 2.3) även att det svenska stamnätet måste byggas ut. Idag finns också en regel som säger att vindkraftverk under 1 500 kw inte behöver betala tariffer. I den pågående statliga utredningen Regelverket för anslutning av förnybara elkällor till nätet utreds dock slopandet av denna 1 500 kw-gräns. Det skulle enligt många vindkraftaktörer göra tariffsystemet mer rättvist. 5.2 Samarbetet med Umeå Energi Nätanslutningen av Kvarkenvindens båda vindkraftverk har skett i samarbete med Umeå energi som har linjekoncession i Holmsunds hamnområde och för kablarna från de båda verken. Bonus verket är anslutet till en befintlig transformatorkur på hamnområdet medan V90-verket som har en avsevärt högre effekt är anslutet till ett större ställverk ca 2km bort. Gränssnitten (där också energimätningen sker) mellan Kvarkenvinden och Umeå energi går dock vid vindkraftsverken. Gränssnittet går för Bonus-verket i en det lilla röda huset på backen intill tornet och för V90-verket vid huvudbrytaren längst ned inuti tornet. Bild 10. Förenklat schema över anslutning av de båda vindkraftverken. Här syns också transformatorkiosken nedanför Bonus-verket och huvudbrytaren i V90 tornet. (Foto och layout: Teodor Nimmersjö, december 2007). Det lilla röda huset inrymmer en transformator som transformerar generatorns 690V till nätkabelns 10 kv för distribution i Umeå Energis elnät. Motsvarande transformering för V90-verket sker längst bak i maskinhuset på 80 meters höjd. Där transformeras från generatorns 1 000 V till nätkabelns 10 kv (se Bild 10). 5.2.1 Kabel Elnätskabeln till Bonus-verket är ansluten till en befintlig ledig anslutningspunkt på hamnområdet. Den är därför inte så lång som den nya kabeln till V90-verket som går ända till ställverket i Holmsund ca 2 km längre in i viken (se Bild 11).

sidan 20 Bild 11. Uppgrävning av kabeldike för nya kabeln till V90-verket. Kablarna i diket är befintliga kablar från Bonusverket. Infälld bild visar ny kabel i jämförelse med en enkrona. (Foto: Lars Bäckström augusti/november 2006, Bearbetning: Teodor Nimmersjö). Båda kablarna håller 10 kv spänning. Kabeln till Kvarkenvinden 2 är på 3 x 240 mm2 och kommer att räcka till även för Kvarkenvinden 3. Redan vid uppförande av V90verket hade man det tredje verket i åtanke och förberedde anslutningen för detta. Kablarna (streckade i schemat i Bild 10) ägs och förvaltas efter drifttagning av Umeå Energi och ingår i deras nätkoncession (tillstånd att driva elnät). 5.2.2 Elmätning och elpris Genererad energi och ström mäts med strömtransformatorer. Vid V90-verket mäts strömmen vid huvudbrytaren som skiljer tornets kabel från nätkabeln. För Bonusverket finns energimätaren vid transformatorn i det röda huset på backen nedanför tornet (se Bild 10). Resultatet av elmätningen ger sedan underlag för uträkning av medlemmarnas slutliga elkostnad som kan variera mellan olika år beroende på föreningens totala elproduktion. Medlemmarna i Kvarkenvinden måste vara elkund i Umeå Energi som administrerar elproduktionen och avräknar elkostnaderna två gånger per år enligt formeln: Förbrukade kwh (enl. medlemmens elmätare) - producerad vindkraftel kwh (andel av produktionen i föreningens vindkraftverk) = Energinetto Energinetto medlemmens avtalade elpris (beror av avtalstyp) + energiskatt + årsavgift + moms = medlemmens totalkostnad för el. (Nätkostnaden som debiteras av nätägaren vid medlemmens fastighet tillkommer.)

sidan 21 Driftkostnaderna för att driva vindkraftverken bestäms och fastställs av föreningsstämman och har historiskt legat på 10-12 öre/kwh plus moms. I egenskap av delägare i miljöriktig vindkraftel får varje medlem elcertifikat av Energimyndigheten. Dessa elcertifikat administreras av föreningen Kvarkenvinden och säljs på den öppna marknaden. Intäkterna av den försäljningen tillfaller medlemmarna. Enligt Kvarkenvindens hemsida[13] innebär det en bonus per kwh på ca 18 öre. Med andra ord är bonusen för närvarande högre än driftkostnaden enligt ovan. 5.3 Nätnytta Vindkraftverk är vanligen anslutna till lokalnäten (med 0,4-20 kv nätspänning) nära energikonsumenterna. Det medför ofta minskade förluster för eldistributionen i lokalnäten och ger då en s.k. nätnytta. Vindkraftverksägaren kan i dessa fall få ersättning och därmed minskade kostnader för energiöverföringen. Den elenergi som produceras i Kvarkenvindens båda verk förbrukas mest troligt av de industrier som finns i hamnområdet i Holmsund. Där finns Umeå Hamn med dess verksamhet, Cementa och oljeindustrier med stora cisterner som förbrukar mycket elenergi för uppvärmning av oljan. Att elenergin produceras nära konsumenterna i hamnen ger den fördelen att energiförlusterna i ledningarna till ställverket med matningar till industrin i hamnen reduceras. Samtidigt blir det en del förluster i kabeln från V90-verket därför att den är så lång som den är. Bild 12. Ställverket i Holmsund där Kvarkenvinden 2 är anslutet. (Foto: Teodor Nimmersjö, december 2007). Det nu rådande systemet för elpriser och ersättningar till elhandelsföretagen (särskilt i norr) medför att Umeå Energi på grund av den lokala produktionen i Holmsund får vissa ersättningar reducerade. Detta vill man ha kompensation för. Enligt Håkan Karlsson, ordförande i Kvarkenvinden, ger detta sammanslaget med nätnyttan att föreningen får betala 25 000 kr/år (drygt 3 öre/kwh) till Umeå Energi. Då man bara hade Bonus-verket och inte producerade lika mycket som idag fick man i stället 5 000 kr/år (drygt 3 öre/kwh det med).

sidan 22 6 Diskussion/Slutsats Min förhoppning är att erfarenheterna av Kvarkenvindens andra vindkraftverk, V90verket, efter några år skall vara lika positiva som erfarenheterna av Bonus-verket. Den lyckade starten tyder på det men de problem som Vestas haft med andra V90-verk, kanske då främst till havs, kan ge en viss oro. Fördel för Kvarkenvindens verk är att det står mer skyddat till än liknande vindkraftverk ute till havs. Det skall bli intressant att följa Kvarkenvinden i fortsättningen. Särskilt intressant blir det att följa uppförandet och drifttagningen av Kvarkenvinden 3. Att föreningen Kvarkenvinden 1 ekonomiska förening är en aktiv och för vindkraften i Sverige positiv kraft har jag insett och förhoppningsvis också förmått göra tydligt i rapporten. Det behövs fler krafter som dem om vi skall kunna uppfylla de mål för vindkraften som Energimyndigheten föreslagit i sin senaste rapport[7]. Det skall också bli intressant att följa vindkraftutvecklingen i Sverige med den skjuts som den nu fått. Samtidigt som det står klart att vindkraften inte är hela lösningen på de energi- och klimatproblem som hopar sig hoppas jag att många av de planerade vindkraftverken verkligen kommer att byggas. Kan bara instämma med årets fredspristagare, Al Gore och Rajendra Pachauri, när de säger att Vi måste ändra livsstil (Svenska Dagbladet, 9 december 2007)[18].

sidan 23 7 Referenser 1. Akke, Magnus - Elkraftnätet, Illustration i PowerPoint presentation, Industriell Elektroteknik & Automation. 2. Bolander, Hans - Tjäna på svängningar, Artikel dinapengar.se 2007-09-08, http://dinapengar.se/avdelningar/artikel.aspx?articleid=2007%5c09%5c08 %5C12579&Refresh=1 3. Bränfeldt, Lars-Eric Rena snurren?, artikel i Affärsvärlden, 2007-12-07, http://www.affarsvarlden.se/art/195005#fortsatt 4. Carlstedt, Nils-Eric, Driftuppföljning av Vindkraftverk oktober 2007, http://www.vindenergi.org/vindstatistik/vstat07-10.pdf 5. DI.SE - Världens största vindkraftpark till Piteå?, artikel på di.se 2007-11-29, http://di.se/nyheter/?page=/avdelningar/artikel.aspx%3fstat%3d0%26articl eid%3d2007%255c11%255c29%255c259551%26sectionid%3dettan%26 menusection%3dstartsidan%3bhuvudnyheter,. 6. Enercon Windblatt, Ausgabe 01/2008, Artikel om E-126/6MW prototyp, http://www.enercon.de/www/de/windblatt.nsf/vwanzeige/5e4606b6df14dc E4C12573B400460FB7/$FILE/WB-0801-dt.pdf 7. Energimyndigheten Planera för 30 TWh vindkraft i Sverige år 2020, Ny rapport från energimyndigheten, Pressmeddelande Publicerad:2007-11-30. http://www.energimyndigheten.se/web/stemex01swe.nsf/pagegenerator01?openagent&menuselect=d2bde6dbeffbcebac1256dab0051add8& FuncArtSelect=27C168662B990333C12573A3002B4AF5&FuncParm1=1&F uncparm2=1 8. Eniro - http://kartor.eniro.se, GPS-koordinater (WGS 84/RT90) för Kvarkenvinden 1 och Kverkenvinden 2, hämtade 2007-12-17. 9. Hållén, Jonas Sverige blåst på vindkraften, artikel i Ny Teknik 12 december 2007, http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/vindkraft/article55472.ece 10. Johansson, Helena - Vindkraftspark kan ge lika mycket som en kärnreaktor, artikel i DN Publicerad 29 november 2007, http://www.dn.se/dnet/jsp/polopoly.jsp?d=678&a=719895, 11. Johansson, Helena Största satsningen på vindkraft, artikel i DN publicerad 16 november 2007, http://www.dn.se/dnet/jsp/polopoly.jsp?d=147&a=716235 12. Kvarkenvinden Diverse upplysningar från den gamla hemsidan som snart släcks, http://www.obbit.se/~kvarken1/index.html, Hämtat t.o.m. 2007-12-11. 13. Kvarkenvinden Föreningens nya hemsida, www.kvarkenvinden.com. Hämtat t.o.m. 2007-12-11. 14. Nilsson, Lars-Göran - Ren energi med vindens kraft, artikel i tidskriften Allt om Vetenskap nr 10-2007. 15. Ny teknik - Slutet nära för första vindkraftverket, artikel den 2007-12-07, http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/vindkraft/article54955.ece 16. Rapp, Matthias Svensk Vindkraft gläds: "150 miljarder kr satsas", Pressmeddelande 2007-11-30. http://www.svenskvindkraft.se/index.php?option=com_content&task=view&i d=52&itemid=41 17. SR.SE - Sveriges största vindkraftverk i Holmsund, notis citerande Västerbottens Folkblad, 2006-09-08, http://www.sr.se/cgibin/vasterbotten/nyheter/artikel.asp?artikel=934540

sidan 24 18. Svenska Dagbladet Nio miljarder åt regnskogen, artikel om bl.a. fredpristagarna Al Gore och Rajendra Pachauri, 9 december 2007 http://www.svd.se/nyheter/utrikes/artikel_671979.svd 19. Wegener Alexander Nätanslutning av vindkraft, Studie gjord vid SLU i Uppsala. Presenterad i artikel i tidningen Medvind nr 5 2007. 20. Wizelius, Tore Vindkraft I teori och praktik, 2:a upplagan, Studentlitteratur 2007 21. Västerbottensnytt - Sveriges effektivaste vindkraftverk på plats, artikel på svt.se publicerad 2007-03-12, http://mobil.svt.se/svt/jsp/crosslink.jsp?d=52475&a=780700 22. Västerbottensnytt - Milstolpe för vindkraften har passerats, artikel på svt.se, publicerad 2007-11-14, http://svt.se/svt/jsp/crosslink.jsp?d=33919&a=970783&lid=puff_970789&lpo s=bild

sidan 25 8 Bilder Bild 1. Västerbottens första vindkraftverk - Kvarkenvinden 1 (foto: Håkan Joëlson, maj 2006)...8 Bild 2. BAB Fastigheters Kvarkenvindeldrivna minibuss (foto: Teodor Nimmersjö, december 2007)...10 Bild 3. Driftansvarige Lars Johansson vid kontrollskåpet i Bonus-verket. Infälld bild visar motsvarande skåp i V90-verket. (foto: Teodor Nimmersjö december 2007)....11 Bild 4. Illustration som visar storleksförhållandena mellan Kvarkenvindens båda vindkraftverk. (Foto och layout: Teodor Nimmersjö, december 2007)...13 Bild 5. V90 verkets olika delar. (Illustration ur Broschyren V90-3,0 MW Banar vägen till högre effekt, Vestas Wind System A/S)...14 Bild 6. Bonus 600 verkets olika delar. (Illustration ur Broschyren Bonus 600 kw, Trust in the wind, Bonus Energy A/S, Bearbetad av: Teodor Nimmersjö)...15 Bild 7. Effektkurva för Vestas V90. (Foto och layout: Teodor Nimmersjö)...16 Bild 8. Kvarkenvindens båd verk vid horisonten fotograferade inne från Patholmsviken. (Foto: Teodor Nimmersjö, december 2007)...17 Bild 9. Det svenska elnätets principiella uppbyggnad. Elnätet saknar energilager Det som matas in måste förbrukas. Med hjälp av främst vattenkraftverk kan nätet regleras och hållas stabilt. (Bild: kopierad från presentation av Magnus Akke IEA)[1]...18 Bild 10. Förenklat schema över anslutning av de båda vindkraftverken. Här syns också transformatorkiosken nedanför Bonus-verket och huvudbrytaren i V90 tornet. (Foto och layout: Teodor Nimmersjö, december 2007)....19 Bild 11. Uppgrävning av kabeldike för nya kabeln till V90-verket. Kablarna i diket är befintliga kablar från Bonusverket. Infälld bild visar ny kabel i jämförelse med en enkrona. (Foto: Lars Bäckström augusti/november 2006, Bearbetning: Teodor Nimmersjö)....20 Bild 12. Ställverket i Holmsund där Kvarkenvinden 2 är anslutet. (Foto: Teodor Nimmersjö, december 2007)...21 OMSLAGSBILD. Kvarkenvindens båda verk strax efter bygget av V90-verket, fotograferad av Mia Åström, Kvarkenvinden. 9 Bilagor BILAGA 1: Kvarkenvindens läge på kartan och i det svenska elnätet. BILAGA 2: Karta över verkens placering BILAGA 3: Tekniska specifikationer för Kvarkenvindens båda verk BILAGA 4: Kalkyl nya verket 2006 (inför Kvarkenvinden 2)

BILAGA 1 Kvarkenvindens läge på kartan och i det svenska elnätet Karta Kraftnätet i Nordvästeuropa: Svenska Kraftnät, Teknikredaktörerna AB 2003, Svenska kraftnäts hemsida http://www.svk.se/upload/3218/svkk030121.pdf, hämtad 2007-12-15 Kartbild och flygfoto: Lantmäteriverket Gävle 2008. Medgivande I 2008/0028 samt I 2008/227. Layout: Teodor Nimmersjö, december 2007.

BILAGA 2 Karta lånad ur Driftuppföljning av Vindkraftverk oktober 2007, sammanställd av Carlstedt, Nils-Eric, http://www.vindenergi.org/vindstatistik/vstat07-10.pdf

BILAGA 3 Tekniska specifikationer för Kvarkenvindens båda verk Rotor Diameter: Svepyta: Nominellt varvtal: Driftintervall: Antal rotorblad: Reglering Effektreglering: Bromsar Aerodynamisk broms: Mekanisk broms: Torn Navhöjd: Driftdata Startvind: Märkvind: Stoppvind: Generator Typ: Märkeffekt: Driftdata: Varvtal: Växellåda Typ: Manövrering Typ: Vikt Torn: Maskinhus: Rotor: Fundament Mått/vikt: Vestas V90-3,0 MW Bonus 600 kw Mk IV 90 m 6 362 m2 16,1 rpm 9-19 rpm 3 st 44 m 1519 m2 27 rpm 26,9/17,9 rpm 3 st Effektreglering och optimering via Effektreglering via Stall reglering. OptiSpeed och OptiTip pitchreglering. Kantställning av bladen med 3 pitchcylindrar Skivbroms Kantställning av bladspets 80 m 50 m 4 m/s 15 m/s (3 000 kw) 25 m/s 2,7 m/s 16 m/s (600 kw) 25 m/s Asynkron med OptiSpeed 3 000 kw 50 Hz, 1 000 V Asynkron, dubbellindad 120kW / 600 kw 50 Hz, 690 V 1000 rpm / 1500 rpm 2 planetsteg och 1 parallellaxelväxelsteg 1 planetsteg och 2 parallelaxelväxelsteg Datorbaserad manövrering av samtliga funktioner i vindkraftverket med fjärrmanövrering. Datorbaserad manövrering av samtliga funktioner i vindkraftverket med fjärrmanövrering. 156 ton 68 ton 40 ton ca 40 ton ca 22 ton (med generator) ca 14 ton (med nav) 16,5 m * 16,5 m * 2,5 m Kraftigt armerad betong, 280 ton Hydraulisk skivbroms Tabellen är en bearbetning av specifikationerna givna på Kvarkenvindens gamla och nya hemsida (http://www.obbit.se/~kvarken1/fakta.html, http://www.kvarkenvinden.com/tekniskinfo/tabid/81/default.aspx)

BILAGA 4 Kalkyl publicerad av föreningen Kvarkenvinden på deras gamla hemsida som snart släcks, http://www.obbit.se/~kvarken1/dokument/bilaga_3_kalkylinv.pdf, Hämtat 2007-12-11.