Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

9 frågor/svar hittade

Energi [19115]

Fråga:
Hej! Vindkraft sägs inte fungera om det blåser mer än 20m/s(?) och orsaken skulle vara att vingarna då roterar för fort för materialet i dem. Vad hindrar från att med bromsar få vingarna att gå lagom fort i hård vind eller att rotorn vrids så att vingarna bildar vinkel mot vinden och inte utnyttjar vindhastigheten maximalt?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Vindkraft (egentligen vindenergi, men beteckningen vindkraft är etablerad) innebär produktion av elenergi som utvinns ur vinden. Vindkraft används numera över stora delar av världen för att producera el på ett miljövänligt och hållbart sätt. Vindkraften är en form av omvandlad solenergi och drivs av vindarna som uppstår då jorden och dess atmosfär värms av solen.

Ett av problemen med vindkraftverk är att vindstyrkan varierar. Om det inte blåser alls fungerar de naturligtvis inte och om det blåser för mycket riskerar kraftverket att gå sönder.

För optimal effektivitet skall rotorbladsspetsarnas hastighet vara 6-7 gånger vindhastigheten. Detta betyder dels att rotorbladen utsätts för stora påfrestningar vid hög vindhastighet. Det förklarar även varför rotationshastigheten avtar med ökande längd hos rotorbladen - små vindkraftverk snurrar snabbare än stora.

Vad gäller åtgärder vid hög vindhastighet använder man t.ex. bromsar liknande bilbromsar (skiv- och trumbromsar) samt motstånd där man kan dumpa strömmen så att rotationen hos generatorn bromsas med Lenz lag, se fråga 11791 .

Man kan även vid höga vindar vrida hela kraftverket från vindriktningen eller justera angreppsvinkeln hos rotorbladen.

Nedanstående länkar innehåller mer information om vindenergi. Se även Wind_turbine_design , Vindkraft och Wind_power .

Energikonsulten Tom Wind (han heter faktiskt så!) förklarar problemen med variationen i vindstyrkan:


/Peter E

Nyckelord: vindenergi [9];

1 http://vindkraft.bergvikskog.se/rrwp/wp-content/uploads/2012/09/Faktablad-s%C3%A5-fungerar-ett-vindkraftverk.pdf
2 http://www.windturbinestar.com/small-wind-turbine-safety.html

*

Energi [17198]

Fråga:
Hej! Om det blåser framifrån mot ett vindkraftverk snurrar det åt ett håll. Men om det blåser bakifrån, vänder det håll då? Tekniskt sätt borde det ju bli fel i generatorn, eller?
/Erik A, Östra Tornskolan, Lund

Svar:
Erik! Ja, om man vänder propellern fel så går generatorn åt "fel" håll! Rotorn är emellertid ofta inte symmetrisk, så det skulle inte fungera något vidare.

Problemet uppkommer emellertid inte eftersom snurran på masten alltid vänds mot vinden med särskilda sensorer som känner av vindriktningen, se Wind_turbine_design .

Det finns konstruktioner av vindkraftverk där problemet med vindriktning eliminerats helt med vertikala snurror, se Vertical_axis_wind_turbine och nedanstående bild från Wikimedia Commons.



/Peter E

Nyckelord: vindenergi [9];

*

Energi [17042]

Fråga:
Jag undrar vilka olika verkningsgrader som gäller mellan olika uppvärmningsmetoder för bostäder: direktel, värmepump, fjärrvärme, solceller, etc. Verkningsgraden ska omfatta hela kedjan från produktion av energin till dess användning. Tex el producerad av vattenkraft och som används vid direkteluppvärmning, inkl överföringsenergibortfall.
/Hans-Robert O, Bålsta

Svar:
En mycket omfattande fråga på ett område där vi inte är specialister. Det finns emellertid flera frågor om verkningsgrad i frågelådan. Speciellt fråga 15817 innehåller längst ner en länk med exempel på verkningsgrad.

Man skall emellertid inte överdriva betydelsen av en hög verkningsgrad. Det finns andra faktorer, t.ex. miljöpåverkan och ekonomi, som kan vara viktigare. Vindenergi har typiskt en verkningsgrad på 30%, medan vattenkraft har 90%. Kan man av detta dra slutsatsen att vattenkraft är tre gånger så bra som vindenergi. Naturligtvis inte eftersom det finns en nästan obegränsad potential i vindenergin medan tillgången på vattenkraft är begränsad.

Det gäller att inte dra slutsatser utan att ta med hela systemets påverkan. Elbilar är naturligtvis jättebra - tysta och utan utsläpp - men man måste även fråga sig hur elektriciteten produceras.

Om elektricitet produceras genom att värma vatten (kärnenergi, oljekraftverk) så är verkningsgraden bara c:a 30%. Om man emellertid kan använda kylvattnet till uppvärmning, så blir den totala verkningsgraden mycket större.
/Peter E

Nyckelord: verkningsgrad [20]; vindenergi [9]; vattenkraft [7]; *miljöpåverkan [14];

*

Energi [16844]

Fråga:
Hej! Jag håller på med ett projektarbete där jag ska beräkna hållfastheten för masten på ett vindkraftverk. Masten är konsik och är en sexhörning. Min fråga är: hur stor kraft motsvarar 1 m/s? Finns det någon formel för det? (N per m/s)
/Erik R, Lagmansgymnasiet, Vara

Svar:
Erik! Nej, det är inte så enkelt! Dels vet jag mycket lite om detta, och dels är problemet komplext. I sådana fall får man ofta ta till enkla matematiska modeller som innehåller parametrar man kan bestämma experimentellt, t.ex. med vindtunnelmätningar.

Det är t.ex. uppenbart att kraften på masten varierar inte bara med vinden utan med hur mycket effekt man tar ut. Vridmomentet (som är vad man vill ha) ackompanjeras av en kraft på masten i vindriktningen, se Wind_turbine_design#Blade_design som för övrigt verkar vara en bra ingång i ämnet.

Såvitt jag förstår är de flesta fall när ett vindkraftverk går sönder att bladen bryts eller ramlar av - masten brukar hålla.
/Peter E

Nyckelord: vindenergi [9]; fysikalisk modell [11];

*

Energi [16651]

Fråga:
Vad betyder att vindens kraft i ett vindkraftverk ökar med kuben på vindens hastighet.
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Vi håller på och jobbar med vindkraftverk i skolan och jag undrar vad som menas med att vindens kraft ökar med kuben på vindens hastighet.
/Elin S, Oslo by steinerskole, Oslo, Norge

Svar:
Elin! Vi gör en mycket förenklad modell av ett vindkraftverk med en normal rotor. Vi antar att vindhastigheten är v m/s. Den del av luften som kan påverka rotorn under tiden t sekunder är en cylinder med basytan A och höjden v*t. Volymen är alltså A*v*t och om luftens densitet är r blir massan av luftcylindern

m = r*A*v*t

Kinetiska energin för en kropp med massan m är

E = m*v2/2

Den under tiden t tillgängliga energin är då

E = r*A*v*t*v2/2

Den utvecklade effekten P är E/t

P = E/t = r*A*v*v2 = r*A*v3/2

Den totalt tillgängliga effekten ökar alltså med kuben på vindhastigheten.

Om längden på rotorbladen är r så blir ytan A = p*r2. P ges då av

P = r*p*r2*v3/2

Med vindhastigheten 10 m/s, luftens densitet 1.2 kg/m3 och längden på rotorbladen 10 m blir effekten

P = 1.2 [kg/m3] * 3.14 *102 [m2] * 103 [m3/s3] /2 = 190 kW

Nu kan man av lättförståeliga skäl inte få ut hela denna effekten som rotation av rotorn: uppbromsningen av luften som sätter fart på rotorn skapar ett övertryck bakom rotorn och detta övertryck bromsar vinden så att inte hela rörelseenergin kan utnyttjas.

Att den teoretiskt maximala effekt som kan utvinnas med hjälp av en rotor i ett vindkraftverk är 16/27 eller approximativt 0,59 av effekten hos den fritt strömmande luften strax framför rotorn brukar betecknas som Betz lag, se Betz_lag . I själva verket kan maximalt endast ca 45% av effekten hos den genomströmmande luften utnyttjas beroende dels på rotorns verkningsgrad och dels på övriga komponenters verkningsgrader (vanligen växellåda och generator). I praktiken brukar endast ca 35% utnyttjas.

Se Betz'_law för härledning av den teoretiskt maximala verkningsgraden.

Se även bra och omfattande artiklar i Wikipedia: Vindkraft , Vindkraftverk , Wind_power och Wind_turbine .



/Peter E

Nyckelord: vindenergi [9]; verkningsgrad [20];

1 http://www.awea.org/faq/windpower.html
2 http://science.howstuffworks.com/wind-power.htm

*

Energi [14323]

Fråga:
Hur bevarar vindkraftverken energin som ska ut till konsumenterna och hur forslas den vidare? är det elledningar under marken? Hur många olika storlekar finns det på vindkraftverk och vilket område med vindkraftverk producerar mest el på ett år? Hur mycket energi får man i genomsnitt från ett vindkraftverk på ett år?
/Caroline E, asken, s-näs

Svar:
Vi är inga experter på vindkraft och frågan är alltför allmänt ställd. Läs i Nationalencyklopedin om vindenergi och vindkraftverk (de enkla artiklarna är mycket bra). Så tillverkas el - vindkraft , Kunskapscentrum för vindkraft och Wind_power är mycket bra sajter med mycket information. Sedan kan du söka med Google på vindkraft och vindenergi.

I ett bra läge kan ett modernt vindkraftverk på 1MW producera drygt 2 miljoner kWh per år, se länk 1. Bilden nedan på en dansk vindkraftpark i Öresund är från Wikimedia Commons.

Här finns statistik på hur mycket vindkraft det finns i olika länder: Wind_power#Wind_power_usage .



/Peter E

Nyckelord: vindenergi [9];

1 http://sv.wikipedia.org/wiki/Vindkraft

*

Blandat [12843]

Fråga:
Hejsan! Jag ska börja med att säga att jag inte är säker på att detta är rätt forum för min fråga, och i så fall ber jag om ursäkt! Men jag har i alla fall hört att det krävs mer energi för att bygga ett vindkraftverk än vad det kan producera under sin livstid. Jag undrar helt enkelt om detta är sant? Tack för hjälpen!
/Johan H, Malmö Borgarskola, Höllviken

Svar:
Johan! Du har rätt i att din fråga ju inte direkt har något med fysik att göra, men vi hjälper gärna till att peka dig i "rätt" riktning!

Enligt Vattenfall (försvunnen sida), ligger det till så här: "Det tar tre till sex månader för ett vindkraftverk att producera så mycket el, som omräknat till oljeekvivalenter åtgår för att bygga verket."

Vi har ingen direkt möjlighet att testa sanningshalten i detta påstående, men det finns ju ingen anledning att betvivla det heller! Antagligen inverkar dock flera faktorer - t.ex. hur stor vindmöllan är, var den är placerad och hur vindförhållandena ser ut där...
/Margareta H

Nyckelord: vindenergi [9];

*

Energi [1546]

Fråga:
Hejsan! Jag håller på med ett arbete om vindkraft. Hur fungerar egentligen ett vindkraftverk? Tycker ni att det är ett bra sätt att utvinna energi? Varför?
/Sara A, Brinellskolan, Fagersta

Svar:
Ett vindkraftverk är en propeller kopplad till en elgenerator. Varvtalet beror inte på vinden, utan hålles konstant genom reglering av strömmen i magnetlindningarna. Detta är viktigt, eftersom den måste leverera växelström med frekvensen 50 Hz.

Vindkraften hör ju till de förnyelsebara energikällorna, och det är bra. Ytterst beror ju vinden på, att solen skiner. Men vi kan inte ha bara vindkraft, vinden blåser ju inte alltid. Man måste komplettera vidkraft med en annan energikälla t.ex. kärnenergi eller vattenkraft. Läs mer om olika energikällor hos Svensk Energi och energikällor .
/KS/lpe

Se även fråga 1112 och fråga 335

Nyckelord: vindenergi [9];

*

Energi [814]

Fråga:
Är vågenergi och tidvattenenergi förnyelsebara energikällor?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Jag har läst om att det finns olika kraftverk som heter vågkraftverk och tidvattenkraftverk och jag vill gärna ha information om det eftersom jag hade tänkt arbeta med det i skolan på fysiken.
/Joakim O, Ölycke, harlösa

Svar:
Vågkraftverk tar till vara på den energi som finns i havsvågor. Man kan till exempel ha ett föremål som flyter och som varje gång en våg kommer rör sig upp och ner.

Denna upp-och nedgående rörelse omvandlas till rotation (jämför cykelpedaler) som driver en elektrisk generator. Sådana kraftverk får placeras på ställen där vågorna är speciellt höga.

Tidvattenkraftverk bygger på tidvattnets höjning och sänkning. Man bygger en damm över en vik där man vill ha ett tidvattenkraftverk. När tidvattnet stiger låter man vattnet gå igenom och driva en turbin ("vattenhjul"). När tidvattnet vänder och vattnet vill gå ut ur viken igen så vänder man på turbinen och tar energi ur vattnet en gång till. Det finns sådana kraftverk vid den franska atlantkusten.

Var kommer energin ifrån? Är våg- och tidvattenenergi förnybar?

Energin måste ju bevaras!

Vågenergi liksom vindenergi får anses förnyelsebara eftersom vågorna drivs av vindar som i sin tur skapas av solens värme. Vindarna går i alla riktningar, så inflytandet på jordens rotation är försumbart. Detta gäller emellertid inte tidvattenenergi.

För tidvattenenergi tar man energin från jordens rotationsenergi: jorden kommer alltså att rotera långsammare och dygnet kommer att bli längre, visserligen långsamt men ändå. Samtidigt som jordens rotation blir långsammare så kommer månen att tvingas längre ifrån jorden, så tidvatteneffekten kommer att bli mindre, se fråga 13056 . Tidvattenenergi är alltså till skillnad från vågenergi inte förnyelsebar. Påpekas bör dock att förekomsten av några tidvattenkraftverk inte ger särskilt stort bidrag till uppbromsningen av jordens rotation och ökningen av månens avstånd.

Ta reda på: Hur ofta är det flod respektive ebb?

Se Vågkraftsprojekt för mer om vågenergi och länk 1 om tidvattenenergi (på engelska). Se även Wave_power , Tidvattenkraftverk och Tidal_power .
/Peter E

Nyckelord: vågenergi [3]; tidvatten [12]; vindenergi [9];

1 http://home.clara.net/darvill/altenerg/tidal.htm

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7168 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-07-06 14:08:20.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.