Vindkraft Status og muligheter Lars Tallhaug Kjeller Vindteknikk AS Foredrag for Aker Solutions 28. aug 2008
Hovedtall Omsetning og resultat Kjeller Vindteknikk AS
y y y y
Etablert i 1998 med basis i forskning på vindkraft på Institutt for energiteknikk. Eierskap: IFE 65%, ansatte 35%. 15 ansatte. Omsetning i 2007 ca16 mill. Hovedproduktene er vindmåling og analyse for vindkraftformål.
18 000 16 000
Omsetning Resultat før skatt
14 000 12 000
Tusen kr
y
10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Innhold y y y y y
Litt enkel meteorologi Vindkraftverkets teknologi Utbygging i Norge Utbygging ellers i verden Økonomi og marked
Litt enkel meteorologi
Uten jordrotasjon
Jordrotasjon - Coriolis
Juli
Januar
Solgangsvind
Hva er viktig for vindkraft? y Midlere vindhastighet y Meget god: >8 y God: 7-8 y Brukbar. 6-7
m/s m/s m/s
y Fordeling mellom høye og lave vindhastigheter. y Retningsfordeling. y Turbulens.
Teknologisk status
Teknologisk status y Ca 30 års utvikling y Nesten alle kommersielle vindturbiner har 3 vinger. y Vingene har flyvingeprofil. y Største kommersielle er ca 6 MW y Nesten alle har variabelt turtall. y Finnes både med og uten gir.
Vertikalakslet
En- og to-bladet
WTS4 USA 4 MW Bygget i 1981 og demontert i 1995
Norskprodusert - Scanwind
NTE var hovedaksjonær, men har nå solgt det meste til Svenske Morphic
Bilde fra Vestas Wind Systems
Enercon y Girløs. y Viklet generator. y Tårn opp til 138m. Prefab betong. y Har 6MW prototype.
Effektkurve y P(V) = Cp1/2ρV3A y effektkoeffisient teoretisk maks Cp ≈ 59% y moderne vindturbiner har maks Cp ≈ 50% 120 % Installert effekt (Rating)
Normalisert effekt
100 % 80 % 60 % 40 % 20 % Vindhastighet [m/s]
0% 0
5 Innkoblingshastighet (cut-in wind speed)
10
15 Merkevind (Rated wind speed)
20
25 Utkoblingshastighet (cut-out wind speed)
30
Offshore
Hywind – Norsk Hydro konsept
SWAY
Windsea Statkraft, NLI og FORCE
5 MW vindturbin – state of the art y y y y
Diameter ca 120 m Navhøyde ca 120 m Turtall 7-12 o/min Masser y Tårn: 400 t y Nacelle: 200 t y Rotor: 150 t Massene er skalert fra en 3 MW turbin
Installasjon
Bilde fra RePower.
Installasjon
Bilde fra RePower.
Installasjon
Bilde fra Ambio rapport om Midtfjellet vindpark.
Utbygging i Norge
Nasjonale mål og politikk y 3 TWh innen 2010 er et nasjonalt mål. y NVE har beregnet at det kan bygges 250 TWh på land. y Største begrensning inntil videre er økonomien. y NVE og Enova har beregnet at nettet kan håndtere 5.000-7.000 MW fram i 2025.
Utbygging i Norge y Utbygd til nå:
434 MW vindkraft produserer om lag 1.1 TWh. Dette tilsvarer forbruket i ca 55.000 husstander. Norges forbruk er ca 125 TWh.
434 MW
Vannkraft - Vindkraft 3
Fordeling av: Forbruk, alminnelig forsyning
2,5
Relativ fordeling
Vanntilsig 2 Vindenergi Solenergi 1,5
1
0,5 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Måned
Bidrag fra fornybar energi over året (Kilde: NVE)
11
12
Årsproduksjonen (50 år) (A n ta tt å rs m id d e lv in d 8 .2 m /s i 8 0 m ) 4000
3500
3000
Brukstid
2500
2000
Region 1500
1000
Midlere brukstid
Standardavvik
Antatt årsmiddel i 80 m
Finnmark
2910
228 (7.8%)
8.2
Sør Trøndelag
2920
219 (7.5%)
8.2
Rogaland
3020
282 (9.3%)
8.2
500
0 1955
1960
1965
1970
19 7 5
19 8 0
1985
1990
År F in n m a rk
S ø r T rø n d e la g
R o g a la n d
1995
2000
2005
Planprosess 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Utarbeidelse av melding om tiltak dersom utbyggingen er stor (>40 mill kr). Melding på høring til berørte parter. Fastsettelse av KU program. Gjennomføring av teknisk planlegging og KU Utarbeidelse av konsesjonssøknad og reguleringsplan (opp til aktuell kommune å bestemme). Konsesjonssøknad på høring. NVE behandler søknad og høringsuttalelser. Dersom anke til departementet. Dersom anke til stortinget.
Miljøforhold I y Vindkraft forbruker ikke drivstoff. y Et vindkraftverk tjener inn energien som gikk med til å produsere kraftverket på ca 2-3 mnd. y En vindkraftutbygging medfører små irreversible inngrep.
Miljøforhold II y Vindkraftutbygging medfører konsekvenser for: y y y y y y y
Landskap Støy Skyggekast Fugl Fauna Planter Friluftsliv
Utbygging ellers i verden
Status for utbygging 31. desember 06 Europa Stillehavsregionen Sør-Amerika Nord-Amerika Asia Midtøsten og Afrika Totalt
48.500 MW 2.160 440 12.720 8.050 390 72.260 MW
Turbine sites icing reported DWD-stations
Økonomi og marked
Økonomi y y y y y
Ubyggingskostnad ca 12.000 kr/kW Økonomisk levetid 20 år Realrente 7% Driftsutgifter ca 8 øre/kWh Kostnad pr. kWh svært avhengig av vindforhold y Gode vindforhold gir 45 øre/kWh
Økonomi – rammebetingelser i Norge y y y y y
ENOVA har et støtteprogram for vindkraft. Det er satt av ca 1 mrd. De gir investeringsstøtte. Prosjekter rangeres etter kostnadseffektivitet. Det tas utgangspunkt i at prosjektene skal få en avkastning på 8%. Hvordan beregningene skal foretas er beskrevet.
Marked y Verdensmarked et er nå ca 15.000 MW. (150 milliarder NOK inkludert anlegg og nett) y Har vokst i snitt med 25% de siste 5 årene. y 29% fra 2005 til 2006.
Utvikling av markedet i EU
Hastighetsfordeling
Vindrose
Turbulens y Turbulens er variasjon i hastighet og retning. y Turbulens reduserer turbinenes levetid. y Turbulens reduserer produksjonen. y Turbulens reduserer vaketapene. I u ( z) =
σ u ( z) U ( z)
Støy y Det er alltid krav om å beregne støy. y Maksimal støy ved bebyggelse er Lden = 45 dB y Dette medfører at hus ikke kan være nærmere enn 0.8 – 1.0 km fra turbinene.
Figur fra SFT
Landskap y Det er alltid krav om fotorealistiske fremstillinger. y Bilder tas fra kjente standpunkt. y Er ofte den viktigste konsekvensen. y Stadt fikk nei mye på grunn av landskap. y Animasjon.
Bilde fra Energi og Miljødata, Danmark.
Landskap
Bilde fra Ambio rapport om Midtfjellet vindpark.
Europa
Vindkraft i drift i Norge BESSAKERFJELLET FJELDSKÅR GARTEFJELLET HARØY HAVØYGAVLEN HITRA (ELDSFJELLET) HUNDHAMMERFJELLET MEHUKEN I NYGÅRDSFJELLET SANDHAUGEN SMØLA UTSIRA VIND- OG HYDROGENANLEGG VALSNESET VALSNESET TESTSTASJON VIKNA HUSFJELLET TOTALT
TRØNDERENERGI KRAFT AS AGDER ENERGI PRODUKSJON AS KJØLLEFJORD VIND AS SANDØY VINDKRAFT A/S ARCTIC WIND AS HITRA VIND AS NORD-TRØNDELAG ELEKTRISITETSVERK FKF KVALHEIM KRAFT AS NARVIK ENERGI AS NORSK MILJØKRAFT FOU AS STATKRAFT ENERGI AS NORSK HYDRO PRODUKSJON AS TRØNDERENERGI KRAFT AS VIVA AS NORD-TRØNDELAG ELEKTRISITETSVERK FKF
57.5 4.0 40.0 3.8 40.0 55.0 56.0 4.3 7.0 1.5 150.0 1.2 9.2 2.4 2.2 434.0
Hentet fra Knut Mollestad, Statkraft