Du er her: Forsiden » Klima » Vindenergi

Vindenergi

Vind er luftmasse som er i bevegelse, og inneholder dermed kinetisk energi. Ved hjelp av en vindturbin kan den kinetiske energien omgjøres til mekanisk energi, som igjen kan omgjøres til elektrisk energi. I teorien kan man hente ut energi fra alle steder hvor vi har vind. Dagens vindmøller er omtrent 100m høye, selv om vi vet at det finnes mye sterkere vindstrømmer høyere oppe i atmosfæren. I denne oppgaven skal vi se nærmere på potensialet av vindkraft fra dagens turbiner (ved 100m) sammenlignet med turbiner i høyere luftlag.

preview_COLOURBOX3644162

Foto: www.colourbox.com

Ved hjelp av formelen vi kjenner for kinetisk energi kan vi utlede et uttrykk for effekten (P) av den kinetiske vindenergien. Denne utledningen har vi gjort under. (Det forventes ikke at dere skal kunne denne utledningen, dere trenger kun det siste uttrykket for å løse oppgaven)

.

1. Last inn data_vind_rho_vgs i GeoGebra. Første kolonne er høyde i meter, andre kolonne er lufttetthet og tredje kolonne er vindhastighet. Lag to figurer, en av hvordan lufttettheten (ρ) varierer med høyden og en av hvordan vindstyrken (v) varierer med høyden. La høyden være på y-aksen og den andre variabelen være på x-aksen. (Tips: husk at du må justere y-aksen og x-aksen ved å høyreklikke på aksen, velge grafikkfelt og justere dimensjonene.)

  1. Se på formelen for effekt, og de to figurene. Kan du tenke deg til hvilke høyde effekten er størst, gitt at man bruker samme størrelse på vindturbinen? Gi en begrunnelse.
  1. La oss si vi har en vindturbin på 80m i diameter (se figur 2). Regn ut arealet som dekkes av turbinen. Regn ut effekten ved de forskjellige høydene i geogebra.
  1. Bruk utregningene dine til å lage en ny figur med effekt på x-aksen og høyde på y-aksen. Beskriv grafen.
  1. Hvor mange ganger større er effekten fra en vindmølle på 1000m høyde i forhold til en på 100m høyde?
  1. En vanlig husholdning bruker om lag 16 000 000 Wh (wattimer) på elektrisitet på 1år (for å omgjøre til Watt må man dele på antall timer i et år). Hvor mange hus kan en vindmølle på 1000 m høyde dekke sammenlignet med en vindmølle på 100m?
Skjermbilde 2015-11-25 kl. 14.15.00

Figur 2: Vindturbin. Det grå viser arealet som dekkes av vindturbinen. Studentens egen.

 

Tilleggsoppgave

Lag en vindmøllepark

  1. I denne oppgaven skal dere lage en vindmøllepark. Vindmølleparken skal gi en samlet energieffekt på 150MW (=150*10^6W). Hvor mange vindmøller må man ha for å dekke dette behovet? Diameteren på turbinen er 80m og masten er 100 m. Bruk utregningene fra forrige oppgave
  1. Normal avstand mellom turbinene er ca. 7 ganger så stor som diameteren på turbinen, hvis du skal lage en kvadratisk vindmøllepark, hvor stort areal trenger du?

(Husk, dette er en forenklet oppgave, der man antar at all kinetisk energi kan omgjøres til mekanisk energi, i virkeligheten er ikke dette mulig.)


Kilder:

Lufttetthet- og vinddata er hentet fra NCEP-NCAR reanalyse: http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.ncep.reanalysis.pressure.html

Energiforbrukdata er hentet fra: http://ssb.no/husenergi

Figur 1 (forsidebildet) er hentet fra colourbox.com

Vedlegg

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *