Printversion of www.vestas.com/dupowdk/ Vindkraft gennem tiderne Hvordan opstår vind? Hvordan virker en vindmølle? Vindmølleprojekter Hvor stilles vindmøller op?
Vind gennem tiderne Vindens fascinerende kræfter har altid tryllebundet mennesket. Ikke mindst muligheden for at indfange vinden og bruge dens kraft til fremdrift har fascineret mennesket gennem årtusinder. I dette afsnit kan du læse om, hvordan mennesket gennem tiden har udnyttet vindens kræfter. Vind i sejlene Teknikken til at indfange og bruge vinden til fremdrift ved hjælp af et sejl er i princippet den samme i dag, som den man anvendte for 6000 år siden, da de første sejlskibe dukkede op. Sejlskibets fremdrift skabes af det over- og undertryk, der dannes på hver sin side af et sejl, når vinden blæser hen over det. Undertrykket på sejlets bagside skaber sammen med overtrykket på vindsiden en kraft, der trækker skibet fremad. I dag mener man, at mennesket allerede 4000 f.kr. lærte at tæmme vinden. På den tid begyndte kineserne som de første at sætte sejl på deres primitive flåder. Ca. 600 år senere tog egypterne også sejlskibet til sig - i første omgang ved at besejle Nilen. Siden anvendte de sejlskibet til at drive handel langs Middelhavets kyster. Vikingernes erobring af verdenshavene skyldtes også i høj grad deres evne til at bygge og sejle deres hurtige skibe rundt i det meste af verden. Siden dampmaskinens opfindelse for cirka 150 år siden er sejlskibet specielt i de industrialiserede lande blevet erstattet af mere effektive, maskindrevne skibe. I dag anvendes sejlskibet primært som en populær fritidsfornøjelse, til kapsejlads og som skoleskib. I den tredje verden benyttes sejlskibet dog stadig i stor stil til handel, fiskeri og transport. Her er vinden fortsat en livsnødvendig ressource. Til vejrs med vinden Mennesket har tilsyneladende altid drømt om at bruge vindens kraft til at flyve. Helt tilbage i den græske mytologi støder man på historier om mennesker, der forsøgte at flyve som fugle. I det 15. århundrede kastede videnskabsmanden Leonardo da Vinci sig ud i samme eksperiment. I sine imponerende skitser af komplicerede vingekonstruktioner forsøgte han at efterligne fuglens vingebevægelser. Vingekonstruktionerne ville aldrig kunne have fløjet, men i dag regner man dog da Vincis arbejde for det første videnskabelige forsøg på at fremstille en flyvemaskine. >
Vind gennem tiderne Til vejrs i en ballon I adskillige århundreder fastholdt man troen på, at det var nødvendigt at efterligne fuglens vinger for at kunne flyve. Men det blev faktisk en boble med luft, der første gang gjorde mennesket vægtløst og løftede det fra jorden. I 1783 lettede den første bemandede luftballon. Den primitive ballon var lavet af lærred, og man brugte røgen fra et bål til at få ballonen til at lette. Siden denne type luftballoner, er ballonkunsten blevet forfinet. Både teknikken og materialerne har udviklet sig mærkbart, og den dag i dag er ballonflyvning en hobby, der praktiseres over det meste af verden. Fra første ballonfærd var man klar over, at ballonflyvning var forbundet med fare. Ikke længe efter de første luftballoner var steget til vejrs, opfandt man faldskærmen. Faldskærmen skulle ganske enkelt redde de ballonskippere, der kom i problemer, men blev også brugt som underholdning i forbindelse med ballonopvisninger. I dag bruges faldskærmen dog langt fra blot til at redde menneskeliv - faldskærmsudspring har udviklet sig til en populær, adrenalinfyldt hobby. Luftens skibe Ganske vist har luftballonerne været populære i mere end et par århundreder, men selv de mest entusiastiske luftskippere var til tider frustrerede over, at vinden skulle bestemme, hvor de fløj hen. Derfor konstruerede Henri Giffard i 1852 verdens første luftskib. Luftskibet var udformet som en cigar og var forsynet med en lille dampmaskine, der gjorde det muligt at styre luftskibet. Luftskibene var luftens populære luksuslinere, og i 1920 erne fløj de folk frem og tilbage over Atlanten. Flere dødelige luftskibsulykker - herunder luftskibet Hindenburg der eksploderede i 1937 og dræbte 35 passagerer - satte dog en stopper for brugen af luftskibe. Det svævende fly Det var først i slutningen af 1800-tallet, at da Vincis ideer om at flyve ved hjælp af vinger blev gjort til virkelighed. Den engelske ingeniør George Cayley lod sig inspirere af et stykke simpelt legetøj: dragen. Den overbeviste ham om, at vinger kunne løfte et menneske i luften. Hans drøm blev til virkelighed, idet han byggede verdens første >
Vind gennem tiderne simple svævefly. Siden blev svæveflyene mere avancerede, og det blev muligt at foretage kontrollerede flyveture. Svæveflyvning er i dag en populær hobby, men det er uden sammenligning det motoriserede fly, der dominerer lufttrafikken. En flyvende maskine Verdens første flyvning med et motoriseret fly fandt sted i USA i 1903. De to brødre Orville og Wilbur Wright havde i adskillige år arbejdet på at udvikle både deres fly, men i lige så høj grad deres evner som piloter. Deres fly, Flyer, havde en benzinmotor, og på jomfruflyvningen lykkedes det dem ikke blot at tilbagelægge 40 meter, men også at lande sikkert på jorden igen. I årene efter Flyers første flyvning udviklede konstruktionen af nye flytyper sig med lynets hast, og i løbet få år blev længere flyvninger almindelige. For eksempel blev afstanden over Den engelske Kanal fra Frankrig til England tilbagelagt i et lille, elegant konstrueret fly i 1909. Samtidig eksperimenterede man med nye og mere kreative flytyper med to par vinger, biplaner, og sågar tre par vinger, triplaner. Allerede i slutningen af 1920 erne var flyene blevet væsentligt mere strømlinede, og maskinerne var nu konstrueret i metal og skød en langt større fart, hvilket gav helt nye muligheder. Allerede få år senere kunne man præsentere Boeing 247 eren, som var verdens første moderne passagerfly. Udviklingen af nye og bedre flytyper har optaget flyentusiaster siden det første fly. Alt tyder da også på, at man vil blive ved med at videreudvikle flyvemaskinen, så den bliver hurtigere og større. Helikopteren Den mest avancerede og alsidige form for flyvemaskine er helikopteren. Den første primitive udgave af en helikopter blev opfundet af den spanske flyingeniør, Juan de la Cierva, i begyndelsen af 1920 erne. Han fandt ud af, at en roterende vinge kan skære gennem luften som en propel og dermed trække helikopteren opad. Det giver helikopteren den fordel, at den kan trækkes lodret op i luften og blive hængende det samme sted i længere tid, og den kan samtidig lande på meget lidt plads. >
Vind gennem tiderne Vind bliver til elektricitet Når man kigger på ordet vindmølle, indikerer det, at vindkraft er blevet anvendt til at male korn. Ordet mølle stammer nemlig fra det latinske ord for en maskine, der kværner korn: molina. På en række andre europæiske sprog findes nært beslægtede ord, som alle har den samme betydning: fransk: moulin, engelsk: mill, tysk: Mühle og dansk: mølle. Fortolkningen af ordet ligger da også tæt op af møllens primære anvendelse gennem mange århundreder. Inspirationen til vindmøllen blev i Perserriget hentet ved at kigge på vandmøllen. De tog udgangspunkt i vandmøllehjulet og anbragte 6-12 mølleblade lavet af skind eller siv på aksen. I den anden ende af aksen anbragte de møllestenen, og herefter placerede man møllen på en høj og omgav den med tragtformede vægge for at sikre sig, at vinden blev ledt ind til møllebladene. Den primitive, men alligevel effektive vindmølletype bredte sig blandt andet til Kina, hvor den anvendes den dag i dag. Europas første vindmøller De første europæiske vindmøller blev bygget omkring år 1100 og blev både brugt til at male korn og pumpe vand. I landbrugssamfund var møllen et uundværligt hjælpemiddel til at male korn, og i det flade Holland anvendte man desuden møllerne til at pumpe vand væk fra lavtliggende områder. I Danmark blev de første vindmøller opstillet omkring midten af 1200-tallet. Møllerne var såkaldte stubmøller og havde typisk fire vinger med et træskelet forsynet med lærred. Møllehuset var anbragt på en drejelig sokkel, der gjorde det muligt for en flok stærke mænd at dreje møllehuset op mod vinden. Den hollandske mølle Med tiden fandt man dog ud af, at det var mere hensigtsmæssigt at bygge møller, hvor kun den øverste del af mølletårnet (møllehatten) var drejelig. Denne type møller, de såkaldte hollandske møller, kom til Danmark i begyndelsen af 1700-tallet, og i 1870 var der mere end 6.000 hollandske møller i drift i Danmark. Denne type mølle havde den fordel, at de kunne bygges langt større end de gamle stubmøller, og de kunne også levere mere kraft. De hollandske møllers popularitet skyldtes ikke mindst den skotske opfinder Andrew Meikle. Han udviklede flere tekniske forbed- >
Vind gennem tiderne ringer til møllen, der blandt andet sikrede, at møllehatten automatisk drejede sig ind efter vinden. Også hans udvikling af drejelige træjalousier (klapper) som erstatning for vingernes sejl gjorde betjeningen væsentligt nemmere. I dag finder man en af de bedst bevarede hollandske møller ved Dybbøl Mølle i Sønderjylland. Damgård Mølle, som også ligger i Sønderjylland, er også et eksempel på en hollandsk mølle. Møller på de danske gårde De store erhvervsmøller havde eneret på at male korn til områdets bønder, men i 1862 blev monopolet ophævet. Det gav gårdejerne mulighed for at etablere en selvstændig mølle på deres gårde. Møllen blev hurtigt et populært arbejdsredskab på de danske gårde. Gårdmøllerne blev ikke kun brugt til maling af korn. Et simpelt system med et vinkeldrev til en vandret aksel med en remskive sikrede, at møllen kunne drive andre af gårdens maskiner, for eksempel tærskeværk. På nogle gårde brugte man endda møllen til at pumpe vand fra brønden til en vandbeholder, hvilket gav rindende vand i hanerne. Møllen hjalp altså landmanden med det slidsomme arbejde på gården, og det gjorde møllen populær. Man ved ikke nøjagtigt hvor stor udbredelsen af møller var, men man regner med, at der i 1920 var mellem 20.000 og 30.000 møller på de danske gårde. En mølle genererer el I vinteren 1887-88 opførte den fremsynede amerikanske opfinder Charles F. Brush den første vindmølle til at generere elektricitet. Det skete i Cleveland, Ohio i USA. Vindmøllen var ikke blot den første automatisk fungerende mølle, der producerede el - den havde også en på den tid imponerende størrelse. Rotoren havde en diameter på 17 meter og var udstyret med hele 144 rotorblade i cedertræ. Vindmøllen blev placeret i haven bag Brush-familiens store palæ, og via en dynamo producerede den strøm til de 12 batterier, som sørgede for strøm til ikke mindre end 350 glødelamper, to kulbuelamper og tre motorer. Den store vindmølle var et særsyn for sin tid, og den fungerede i 20 år. Denne langsomme vindmølletype blev dog med tiden udkonkurreret af de hurtigtløbende vindmøller med rotorblade, som danskeren Poul la Cour opdagede var bedre til at generere energi end de langsomme møller. >
Vind gennem tiderne Danmarks vindmølle-opfinder I slutningen af 1800-tallet blev Danmark for første gang blandt de førende lande inden for udvikling af vindmøller. Her begyndte Danmarks største profil inden for vindmølleindustrien, Poul la Cour, at udvikle en række opfindelser, der vakte stor international opmærksomhed. Inden la Cour kastede sig over vindmølleopfindelserne, havde han allerede vist sit opfindertalent ved at udvikle patenterede løsninger inden for telegrafi og radio. I 1878 blev la Cour ansat ved Askov Udvidede Højskole, og i 1891 gik han med statsstøtte i gang med at bygge sin første forsøgsvindmølle på skolens område. Med bygningen af møllen ville han bevise sin teori om, at man kunne lagre vindenergi ved at udnytte vindenergien til at adskille vand i ilt og brint og dermed få knaldgas, hvilket kunne bruges til at drive lamper og motorer. På vindmøllen skulle en dynamo ved hjælp af vingernes bevægelse udvikle elektricitet. Elektriciteten blev herefter ledt ned i et kar med vand, og her spaltede elektriciteten vandet i luftarterne ilt og brint. De blev efterfølgende lagret i hver sin gastank, og herfra blev de ført i separate blyrør fra møllen og til højskolens lamper. La Cours værksted Allerede året efter opførelsen af den første vindmølle havde Poul la Cour en ny opfindelse klar til patentering. Han havde udviklet et sindrigt system med lodder og trisser, der sørgede for at regulere vindens ujævne stød til en jævn og ensartet trykkraft, som kunne overføres til dynamoen. I 1896 fik la Cour støtte til at opføre en endnu større vindmølle, hvor han kunne fortsætte sine eksperimenter og opfindelser. I den store mølles rummelige maskinrum opførte han to vindtunneler. Her lavede han blandt andet forsøg med vingeantal, omdrejningstal og arbejdsevne. Hans forskningsresultater i vindtunneler samlede han i bogen Forsøgsmøllen, og den var for alvor med til at give ham international anerkendelse som vindmølleopfinder. Poul la Cours forsøgsmølle i Askov eksisterer stadig, og møllen har haft en lang, spændende historie. I 1902 blev den gjort til elværk for hele Askov by, og i 1904 blev den omdannet til forsøgscenter for elektricitetens anvendelse på landet. I den forbindelse blev den brugt til kurser og undervisning for landelektrikere. Blandt underviserne var selvfølgelig la Cour. Her blev undervist i alt fra praktisk >
Vind gennem tiderne installationsarbejde, geometri og fysik til bogholderi, dansk og tysk. I dag huser la Cours forsøgsmølle ved Askov Højskole Poul la Courmuseet og står som en manifestation af Danmarks banebrydende opfindelser inden for vindmøller. Krigstid blev vindmølletid I den første halvdel af 1900-tallet fik vindmøllerne gradvist større og større konkurrence fra kulfyrede kraftværker og det landsdækkende højspændingsnet, og mange spåede, at det ville blive vindmøllernes endeligt. Men under de to verdenskrige var der mangel på kul og olie, og derfor blev der alligevel brug for vindkraften. Med dansk pionerånd og opfindsomhed udviklede vindmøllen sig til at blive en endnu mere effektiv strømkilde. Agriccoen Inspireret af udviklingen inden for flyindustrien udviklede de to danske ingeniører Poul Vinding og Johannes Jensen i 1918 en helt ny mølle med vinger udformet efter aerodynamiske principper. Den nye mølle, Agricco, som straks blev patenteret, havde drejelige vinger, der lignede en flypropel. Desuden kunne vingerne reguleres efter vindhastigheden, og møllen var selvkrøjende, hvilket betød, at den automatisk sørgede for at dreje møllen mod vinden. Aeromotoren Under Anden Verdenskrig udviklede cementkoncernen F.L. Smidth sammen med flyfirmaet Kramme & Zeuthen endnu en ny bemærkelsesværdig, jævnstrømsproducerende vindmølle, Aeromotoren. Vindmøllen havde stor lighed med de møller, vi kender i dag og var en af de mølletyper, der blev skabt som et resultat af den øgede interesse for møller, der opstod under krigen. Mølletårnet var massivt og bestod af beton, og møllevingerne var slanke og aerodynamiske. Endnu et dansk vindmøllegeni Da Poul la Cour i begyndelsen af 1900-tallet underviste i vindmøllen på Askov Højskole sad der en særligt interesseret ung mand ved navn Johannes Juul. Hans interesse for vindmøller og spændende opfindelser resulterede knap 50 år senere i en mølle, der skulle vise sig at blive et forbillede for nutidens vindmøller. Forud lå der dog et omhyggeligt forskningsprojekt for den talentfulde opfinder. >
Vind gennem tiderne Johannes Juul havde ikke blot lavet systematiske vindmålinger. Han havde også bygget sin egen vindtunnel, hvor han testede sine teorier og ikke mindre end ca. 25 forskellige vingemodeller. Han havde en ambition om at ville fremstille en vindmølle til vekselstrøm, og han ønskede at koble en asynkron generator til. Han var dog opmærksom på, at det ville stille helt nye krav til både generatorstørrelsen, vingernes dimension og omdrejningshastigheden. Til gengæld ville møllen fungere selvregulerende og automatisk stoppe ved for voldsomme vindhastigheder. Johannes Juuls grundige forarbejde bar frugt, og den første mølle blev opført i 1950 på Sydsjælland og levede op til forventningerne. Møllen havde af økonomiske årsager kun to vinger. Allerede året efter stabiliserede Juul en tilsvarende mølle ved at tilføje endnu en vinge. Denne mølle gjorde det muligt at udnytte en langt større del af vindens energi, end man havde kunnet tidligere. Forbilledet for nutidens møller Endelig i 1957 som 70-årig kunne Johannes Juul præsentere Gedser-møllen, som blev et forbillede for nutidens vindmøller. På et 25 meter højt betontårn blev en 200 kw forsøgsmølle opført nord for Gedser. Møllen havde en generator, tre faste vinger afstivet med barduner og drejelige vingetipper. Disse tre principper i den visionære Gedser-mølle blev grundlaget for danske møller fra midten af 1970 erne og frem. I 1962, da Juul for længst var pensioneret, udtrykte han en række visionære tanker om fremtidens vindmølle. Han var overbevist om, at fremtidens mølle ville tage udgangspunkt i Gedser-møllen, men forbedret med nye materialer som plast- og glasfiber. Desuden var han sikker på, at den danske vindmøllebranche ville blive dominerende på verdensmarkedet. Små og store succeser Siden de store vindmøllegenier som la Cour og Juul har den danske opfinderånd og interesse for vindenergi givet sig i udslag i en række vindmølleopfindelser af forskellig karakter og kvalitet. I 1975 startede en gruppe lærere og elever ved Tvind-skolerne i Vestjylland uden specifik faglig viden opførelsen af verdens største vindmølle. Via et samarbejde med ingeniører om blandt andet vingeprofilet stod det ambitiøse vindmølleprojekt færdigt tre år >
Vind gennem tiderne efter. Møllen havde en vingediameter på 54 meter og et mølletårn lavet i beton på 53 meter. Efter at have fået nye vinger i 1993 kører Tvind-møllen stadig i det vindblæste Vestjylland. I midten af 1970 erne konstruerede snedkermester Christian Riisager en særdeles effektiv, tre-vinget mølle med vinger med en diameter på blot 6,5 meter på en 12 meter høj mast. Designet var inspireret af Juuls Gedser-mølle, og Riisager søgte og fik tilladelse til at slutte sin mølle til det kommunale elnet. Få år senere begyndte Riisager at sælge sine møller, og flere producenter begyndte at konstruere møller inspireret af Riisagers model. I slutningen af 1970 erne resulterede samarbejdet mellem ingeniøren Henrik Stiesdal og smeden Karl Erik Jørgensen i udviklingen af pionermøllen HVK. Den effektive mølle havde en generatoreffekt på 22 kw og flere af de egenskaber, der de følgende år kendetegnede de danske vindmøller: Tre fritbærende, glasfiberarmerede vinger med drejelige tipbremser, elektrisk krøjning og to nettilsluttede generatorer til henholdsvis lave og høje vindhastigheder. Møllerne, som blev udviklet af de to midtjyske pionere Karl Erik Jørgensen og Christian Riisager på baggrund af tidligere pionerers forskning, blev senere kendt som The Danish Concept. En mølle lavet efter The Danish Concept var kendetegnet ved at være en høj, slank og hurtigløbende mølle med tre vinger, der vendte op i vinden. Mølletypen blev siden anerkendt og eksporteret til det meste af verden og udkonkurrerede dermed vindmøller, der var produceret af verdens største og mest avancerede industrivirksomheder. The Danish Concept blev hjørnestenen i Danmarks internationale vindmøllesucces. Darrieus-møllen I slutningen af 1970 erne begyndte en vestjysk maskinfabrik, Vestas, der hidtil blandt andet havde fremstillet landbrugsvogne, at undersøge vindmøllens muligheder som alternativ energikilde. Blandt de tidlige eksperimenter hos Vestas var Leon Bjernvigs opretstående vindmølle, der var en variant af Darrieus-møllen og mest af alt lignede et opretstående piskeris. Darrieus-møllen blev dog aldrig nogen stor succes. >
Vind gennem tiderne Det stærke, danske firkløver Efter en begrænset succes med Darrieus-møllen (Piskeris-møllen) i slutningen af 1970 erne var Vestas på udkig efter en ny, effektiv mølle. Det fandt de i Henrik Stiesdals og Karl Erik Jørgensens HVK-mølle, og efter flere måneders grundig test af møllen købte Vestas i 1979 rettighederne til HVK-møllen. Det var således HVKmøllen, der blev stamfader til Vestas-møllerne. Hos den østjyske virksomhed Nordtank, der hidtil havde produceret tankvogne til oliebranchen, satte oliekrisen også sine spor. Derfor så man sig om efter et nyt forretningsområde og begyndte at udvikle vindmøller. I slutningen af 1980 stod Nordtanks første vindmølle klar, og den blev præsenteret for offentligheden på Ungskuet i Herning samme år. Møllen var robust og velfungerende, og som noget nyt var den designet med et lukket rørtårn, der gjorde det muligt at anbringe styring og elinstallation i tårnet. Det forbedrede samtidig sikkerheden for servicemontører, som ikke længere skulle kravle op ad gittertårnet for at servicere møllen, men kunne benytte en stige i møllens tårn. I 1980 dukkede endnu en ny vindmølleproducent op. Virksomheden Danregn var egentlig specialiseret inden for markvandingsanlæg, men krisen i landbruget tvang virksomheden til at finde nye forretningsområder. På Ungskuet i Herning i 1980 passerede Danregns ledelse Nordtanks stand og blev inspireret. Allerede senere samme år kunne Danregn Vindkraft præsentere sin første vindmølle. Danregn Vindkraft, der holdt til i Brande, blev senere kendt som Bonus Energy A/S. Endelig i 1983 blev Micon, den fjerde virksomhed i det danske firkløver af succesfulde danske vindmøllevirksomheder, etableret ved Randers. Bag virksomheden stod de to brødre Erling og Peder Mørup. De fandt inspiration til deres første mølle på Agromek messen i Herning. I perioden op til omkring årtusindskiftet var de fire vindmølleproducenter Vestas, Nordtank, Bonus og Micon internationalt anerkendte som det danske firkløver af succesfulde vindmøllevirksomheder. Danske møller i Californien I 1980 vedtog den amerikanske stat Californien, at 10% af statens energiforsyning i år 2000 skulle komme fra vindenergi. Samtidig > 10
Vind gennem tiderne tilbød elværkerne at købe strøm til en fast pris i en tiårsperiode. Disse tiltag var startskuddet til en hektisk vindmøllefeber i solskinsstaten. Det californiske vindeventyr kom dog ikke heldigt fra start. De første år var præget af havarerede møller, tvivlsomme investeringer og hurtige penge. De amerikanske møller var af tvivlsom karakter, og vindeventyret kom ud af kontrol, fordi der snarere blev investeret i skattefradrag end i alternativ energi. I 1982 havde de danske vindmølleproducenter Vestas, Nordtank og Bonus fået øjnene op for det store potentiale på det amerikanske marked for vindmøller, og de sendte alle folk af sted til Californien for at sælge møller. På grund af den øgede efterspørgsel fra USA skiftede Danregn i 1983 navn til Bonus af hensyn til amerikanerne, som havde svært ved at udtale navnet Danregn Vindkraft. Under vindmølleboomet i Californien fik Vestas kontakt med vindkraftvirksomheden Zond Systems i Californien. Det resulterede i et samarbejde mellem den amerikanske og den vestjyske virksomhed og en aftale om, at Vestas skulle levere møller - mange møller. Mod- og medvind I midten af 1980 erne fik det danske eksporteventyr til USA dog et alvorligt knæk, blandt andet på grund af faldende oliepriser, en lav dollarkurs og en aftagende energipolitisk interesse for vindmøller. Enden på det amerikanske vindeventyr fik store konsekvenser for de danske vindmøllefabrikanter, som med undtagelse af Bonus Energy enten gik i betalingsstandsning eller konkurs. I slutningen af 1980 erne begyndte de danske vindmøllevirksomheder igen at vejre morgenluft. Der kom nye folk i ledelser og bestyrelser, og blandt andet derfor kom Vestas, Nordtank og Micon alle op at stå igen. Samtidig var det amerikanske marked ikke så dødt som spået, og også nye markeder begyndte at vise interesse for de danske vindmøller. USA viste sig stadig at være et spændende og attraktivt marked for vindmøller. Omkring 1990 fik Vestas genetableret samarbejdet med Zond Systems og begyndte igen at eksportere et stort antal vindmøller til USA. I 1988 lykkedes det Micon at komme tilbage på benene efter adskillige år på randen af sammenbrud. Det skete, da de fik to ordrer på møller til et Danida-projekt i Indien. Også Nordtank kom på benene igen. I 1987 og 1988 lykkedes det virk- > 11
Vind gennem tiderne somheden at få sat skub i produktionen af møller til både ud- og indland. Vindmøllernes gyldne årti 1990 erne blev et gyldent årti for vindmølleindustrien. De fire store danske vindmøllevirksomheder oplevede en stor vækst i både omsætning og beskæftigelse, og vindmøller var blandt Danmarks absolut største eksportvarer. Markedsandelen på verdensmarkedet lå på imponerende 45%. Med den danske vindmøllesucces fulgte også en stigende professionalisering af virksomhederne. Det viste sig i form af børsnoteringer og adskillige fusioner i branchen. Som den første danske vindmøllevirksomhed blev Nordtank børsnoteret i efterret 1995. Vestas så tiden lidt an og lod sig børsnotere i maj 1998. I 1997 fusionerede Nordtank og Micon, og hermed blev vindmøllefabrikken NEG Micon en realitet. Et nyt årtusinde Efter årtusinskiftet blev stregerne til et nyt spændende årtusinde for vindmølleindustrien tegnet. I 2002 opkøbte den amerikanske koncern GE Enron Wind og dannede herefter GE Wind Energy. I 2004 blev verdens ubestridte leder inden for vindkraftindustrien etableret, da Vestas i foråret blev sammenlagt med NEG Micon. Senere samme år opkøbte det tyske selskab Siemens danske Bonus og blev dermed en aktør på det voksende marked for vindmøller under navnet Siemens Wind Power. Kilder Teksten er baseret på følgende kilder: Christopher Chant, Sejlskibe, 1992. www.experimentarium.dk Andrew Nahum, Flyvemaskiner, 1991. Bjarne Chr. Jensen, Ballonflyvning, historie og historier, 1994. Per Dannemand Andersen, Risø Publications: Review of Historical and Modern Utilization of Wind Power. > 12
Vind gennem tiderne www.dkvind.dk/fakta/fakta_pdf/m5.pdf Benny Christensen (Danmarks Vindkrafthistoriske Samling): Mindre danske vindmøller 1860-1980, 2001. www.windpower.org www.lafavre.us/brush/mansion.htm Jytte Thorndahl, Fra stemmegafler til knaldgas, fra Elektrikeren. www.poullacour.dk Ib Konrad Jensen, Mænd i modvind, 2003. Billeder: Billeder af RA II med tilladelse fra Kon-tiki Museet, Oslo, Norge. Billede af svæveflyver venligst udlånt af K. Krøjgaard. Billeder af biplaner og Ciervo C.30 (autogiro) venligst udlånt af Flyvevåbnets Historiske Samling, Flyvestation Karup. Billede af hollandsk mølle (Damgård mølle) venligst udlånt af Christen Poder. Billede af Brundby Stubmølle på Samsø venligst udlånt af www.moellearkivet.dk Billede af Charles Brush med tilladelse fra Westers Reserve Historical Society, Cleveland, Ohio, USA. Billeder af Poul la Cour og Forsøgsmøllerne venligst udlånt af La Cour Museet. Billeder af Johannes Juul og Forsøgsmøllen i Gedser venligst udlånt af Elmuseet i Bjerringbro. Billeder af gårdmølle (Heeager), Agricco møllen, Aeromotoren og Darrieusmøllen venligst udlånt af Danmarks Vindkrafthistoriske Samling. Billede af møllen i Tistrup venligst udlånt af Tistrup-Hodde Sognearkiv. Billeder af Tvind møllen og HVK møllen venligst udlånt af Benny Christensen, Danmarks Vindkrafthistoriske Samling. > 13
Hvordan opstår vind? I dette afsnit kan du læse om, hvordan vinden opstår og hvilke vejrforhold, der egner sig til opstilling af vindmøller. Meteorologiske regler For at forstå hvordan vinden opstår, skal man kende nogle fysiske regler fra meteorologien: 1. 2. 3. 4. 5. Kold luft er tungere end varm luft. Vinden blæser fra højtryk mod lavtryk Højtryk dannes, når luften afkøles og synker nedad i atmosfæren (jf. regel 1) Lavtryk dannes, når luften opvarmes og stiger op gennem atmosfæren (jf. regel 1) Jordens rotation afbøjer vinden mod højre på den nordlige halvkugle og mod venstre på den sydlige halvkugle (corioliseffekten). Solen skaber vind Forestil dig at et sted på jorden bliver opvarmet af solen. Dette sted bliver på grund af jordens uensartethed opvarmet mere end stedets omgivelser, og luften umiddelbart over stedet stiger derfor til vejrs. Når luften på den måde sendes til vejrs, opstår en vakuumlignende tilstand ved jordoverfladen, fordi trykket ved jordoverfladen falder. Omgivelserne vil imidlertid forsøge at udligne trykforskellen mellem det opvarmede sted og omgivelserne ved at flytte luft hen mod vakuumet. Hvis solen er stærk nok til at vedligeholde opvarmningen og dermed luftens opstigning, skabes der vind. Vind er naturligvis en forudsætning for, at vindmøller kan producere energi. I det følgende kan du læse om, hvilke vejrforhold der er gunstige for vindmøller, og hvordan disse vejrforhold opstår. Vejrforhold til vindmøller Ved opstilling af vindmøller er det vigtigt at have et godt kendskab til de lokale vejrforhold, så de opstillede møller producerer mest mulig energi. Normalt opstilles vindmøller: på steder, hvor en lokal vind hyppigt blæser, i zoner, hvor de vandrende lavtryk ofte passerer eller i zoner, hvor passat- eller monsunvinde blæser. > 14
Hvordan opstår vind? Lokale vinde Vind opstår på grund af trykforskelle i atmosfæren. Jo større trykforskellen er, jo kraftigere kan vinden blive. Lokale vejrsystemer opstår ofte på grund af forskelle i solens opvarmning af jordoverfladen. Et eksempel er søbriser, der kan opstå i sommerhalvåret over land tæt på havet eller en stor sø, når det ellers er klart og ret stille vejr. Når solen opvarmer jordoverfladen, varmes luften tæt ved jordoverfladen op og stiger til vejrs, og det begynder at blæse fra havet eller søen. Hvis luften stiger højt nok op, vil den afkøles så meget, at der dannes skyer og måske endda byger. Sidst på eftermiddagen, når solens opvarmning bliver mindre, ophører vinden, og skyerne forsvinder. Om natten kan vinden vende, så den strømmer fra land mod hav (landbrise). Det sker på klare og stille nætter, hvor jordens udstråling af varme til verdensrummet kan foregå næsten uhindret. Når jorden udstråler varme til verdensrummet, køles jordoverfladen af omtrent som et stykke blottet hud i et koldt lokale eller en brændeovn, hvor ilden er gået ud. Luften tættest ved den kolde jordoverflade køles også af, da den afgiver en del af sin varme til jordoverfladen. Hvis processen bliver ved længe nok, bliver luften over land til sidst koldere end luften over havet, og landbrisen sætter ind. (Havet stråler også varme til verdensrummet, men her bevirker opblandingen af vandmasserne, at temperaturfaldet ved overfladen bliver tæt på ingenting). Et andet eksempel på lokale vindsystemer, der skyldes solopvarmning, er bjerg- og dalvinde. De opstår i bjergområder i klart vejr. Når solen om dagen varmer bjergsiderne op, begynder vinden at strømme op langs bjergsiderne og op igennem dalene, fordi den varme luft stiger til vejrs. Om natten, når bjergsiderne afkøles af udstrålingen til verdensrummet, vender vinden og strømmer ned ad bjergsiderne og ned gennem dalene. Vinde, som opstår lokalt på grund af solopvarmning, kaldes også for termiske vinde. Lokale vinde, der skyldes landskabets udformning (orografi), kaldes orografiske vinde. Bjerg- og dalvinde er både termiske og orografiske. Områder præget af lokale vindsystemer er gode at sætte vindmøller op i. Når man planlægger en vindmøllepark, gør man meget ud af at finde netop de steder, hvor vinden er stærkest, for eksempel på > 15
Hvordan opstår vind? bakketoppe og bjergkamme. Man sørger dog for at undgå steder, hvor vindstødene kan blive så kraftige, at møllerne kan tage skade. Du kan læse mere om, hvordan man finder ud af, hvor det er givtigt at opstille møller i afsnittet Hvor stilles vindmøller op, som du finder i hovedmenuen. Vandrende lavtryk Det er ikke kun lokale vindsystemer, der bruges til at lave vindenergi. De fleste af verdens vindmøller står i de såkaldte vestenvindsbælter - de brede zoner nord og syd for ækvator, hvor vindretningen hyppigst er omkring vest, og hvor store vandrende lavtryk bestemmer, hvordan vejret bliver og vinden blæser. I sådan et lavtryk er der masser af energi, der kan udnyttes af vindmøller. På den sydlige halvkugle har vestenvindsbæltet fået navnet The roaring forties (de brølende fyrrere) på grund af de meget kraftige vindstyrker, der hersker her. Vestenvindene og de vandrende lavtryk opstår, fordi solens opvarmning af jorden er uens fordelt på forskellige breddegrader. På lave breddegrader er solopvarmningen i gennemsnit stærkere end den afkøling, der skyldes udstråling til verdensrummet, mens det på høje breddegrader er omvendt. De vandrende lavtryk opstår som bølger på den zone, kaldet polarfronten, der adskiller den varme og den kolde luft. På grund af jordens rotation blæser vindene ikke direkte ind imod et lavtryk, men afbøjes, så de blæser rundt omkring lavtrykket - mod uret på den nordlige halvkugle og med uret på den sydlige. Dette kaldes corioliseffekten (jf. regel nr. 5). Passater og monsuner Nærmere ækvator er det de tropiske og subtropiske vindsystemer - passaterne og monsunerne - der dominerer. Passatvindene blæser over hav fra de subtropiske højtryksområder, der ligger omkring den 30. breddegrad nord og syd for ækvator, og ind mod lavtryksområdet i den såkaldte intertropiske konvergenszone tæt på ækvator. Jordens rotation afbøjer vindene mod højre på den nordlige halvkugle (nordøstpassaten) og mod venstre på den sydlige (sydøstpassaten), jf. regel nr. 5. Monsunerne er termiske vinde på en stor skala. De blæser fra havet ind over de subtropiske kontinenter om sommeren og den anden vej om vinteren. Især landene i Sydøstasien og omkring Det Indiske > 16
Hvordan opstår vind? Ocean er påvirket af monsunerne - sydvestmonsunen om sommeren og nordøstmonsunen om vinteren. Landskabets udformning Landskabets udformning er af afgørende betydning for vindens styrke og stabilitet. Jo mere ujævnt et landskab er, jo mere ustabil er vinden. Her taler vi ikke kun om landskabets udformning på en større skala med bjerge og dale (orografien), men også om overfladens ujævnheder (ruhed) på mindre skala: En skov eller et byområde har større ruhed end en græsmark, der igen har større ruhed end en havoverflade eller en sø. Jo mere ru en overflade er, des mere dæmper den vinden, fordi friktionen er højere. Derfor blæser det mere over hav end over land og mere over åbent land end inde i en skov eller en by. Du kan læse mere om orografi og ruhed i afsnittet Hvor stilles vindmøller op, som du finder i hovedmenuen. Når man opstiller vindmøller, er det bedst, at vinden kan blæse frit hen over møllerne fra alle retninger. Derfor opstiller man gerne møllerne uden for byerne. Allermest energi får man ved at sætte møllerne op på havet, men det er dyrere og mere besværligt. > 17
Hvordan virker en vindmølle? En vindmølle udnytter vindens energi til at producere elektricitet. Dette afsnit forklarer energiens vej fra vinden gennem møllen og ud på elnettet, hvorfra husstande forsynes med strøm. Du kan også læse om, hvordan møllen selv regulerer effekten, så den ikke overbelastes ved høje vindhastigheder Vindmøllens hoveddele En vindmølle består af fire store hovedkomponenter, nemlig et fundament, et tårn, en nacelle (møllehuset) og en rotor. Fundamentet er i princippet en stor betonklods, der er gravet ned i jorden. Nacellen er placeret på toppen af tårnet, og rotoren er placeret i forenden af nacellen. Klik på billedet til højre for at bygge din egen vindmølle. Komponenterne kommer frem ved at klikke i møllens fundament. Tårnets hovedformål er at få løftet nacellen op i luften, fordi vindhastigheden og dermed vindens kraft - er væsentligt større 50-100 meter over jordoverfladen. Tårnet bruges også til at føre kablerne fra nacellen og ned til det elektriske net på jorden. I nacellen er de store hovedkomponenter såsom hovedaksel, gearkasse, generator, transformer samt styre- og elskabe placeret. Rotoren består af et nav, hvorpå de tre vinger er spændt fast. Fra vind til strøm En vindmølle udnytter vindens kræfter til at generere energi, ved at møllens vinger fanger vinden, hvilket får dem til at dreje rundt. Når der er helt vindstille, vil møllen stå stille med vingerne i en 45 graders position, hvilket er den position, hvor møllen kan optage mest mulig energi fra vinden ved lav vind. Den begynder langsomt at dreje rundt uden dog at generere energi. Denne tilstand kaldes idle. Når der kommer vind nok, til at møllen kan begynde at generere energi, hvilket sker ved en vindhastighed på ca. 4 meter pr. sekund, vil vingen gradvist dreje sig om mod en position på 0 grader det vil sige med vingefladen ud mod vinden. Måden det sker på er, at når vinden rammer vingen, skabes der et overtryk på forsiden af vingen og samtidig et undertryk bag vingen. Med andre ord skubber vinden på forsiden og skaber samtidig en sugeeffekt bag vingen, og det er det, der får vingen til at dreje rundt. En vindmølle vil typisk generere energi ved vindhastigheder mellem 4-25 meter pr. sekund. Når møllen genererer energi, vil rotorhastigheden ligge mellem 9-19 omdrejninger pr. minut, afhængigt af vind- > 18
Hvordan virker en vindmølle? hastigheden og mølletypen. Ved maksimal omdrejningshastighed vil hastigheden af vingernes rotation helt ude i spidsen af vingerne være på 250 kilometer i timen. Vinger og vindhastighed Klik i billedet til højre for at se sammenhængen mellem vindhastighed og vingernes position. Nacellens komponenter Vinden får således vingerne til at dreje rundt, og derved omdannes energien i vinden til en roterende, mekanisk energi. Den roterende mekaniske energi bliver ledt hen til en gearkasse i nacellen. Derfra ledes den videre til en generator, hvor den bliver lavet til elektrisk energi. Gearkassens formål er at omdanne vingernes langsomme rotationshastighed til generatorens høje rotationshastighed. Dette sker med et omsætningsforhold på 1:100, hvilket vil sige, at hvis vingerne roterer med 15 omdrejninger pr. minut, vil generatoren rotere med 1500 omdrejninger pr. minut (afhængigt af mølletype). Generatoren laver den mekaniske energi om til elektrisk energi. Tilslutning til elnettet Via det elektriske styringssystem i møllen bliver generatoren tilsluttet, og dermed ledes den genererede elektriske effekt via en højspændingstransformator til elnettet, som forsyner folk med strøm. I løbet af 2-3 timer kan en V90-3,0 MW mølle producere strøm nok til at dække en gennemsnitlig, dansk husstands årlige elforbrug. Det vil sige, at i løbet af et år kan denne mølle dække ca. 3400 danske husstandes årlige el-forbrug. Krøjning En vindmølle er lavet sådan, at den altid drejer rotoren op mod vinden. Dette styres af en vindfane placeret på toppen af nacellen, som angiver vindretningen meget lig en vejrhane. Når vinden ændrer retning, aktiveres en kontakt på vindfanen, som starter de motorer, der drejer møllen op mod vinden. Dette kaldes krøjning. Vingerne på møllen kan samtidig pitche det vil sige dreje omkring deres længdeakser og på den måde tilpasse sig vindhastigheden. Dette sikrer, at vingerne altid fanger mest muligt af vindens kraft, og at der dermed genereres mest mulig energi. > 19