Vindkraft

Vindkraftverk samlade i en vindkraftspark.

Vindkraft i landskap

Den klassiska väderkvarnen utvann vindenergi för direkt användning som mekanisk energi, exempelvis för att mala säd, pressa olja, såga trävirke, göra papper eller pumpa vatten.

Vindkraft innebär produktion av elenergi som utvinns ur vinden. Vindkraft används numera över stora delar av världen för att producera el.

Vindkraften är en form av omvandlad solenergi och drivs av vindarna som uppstår då jorden och dess atmosfär värms av solen. Uppvärmningen är ojämn, störst vid ekvatorn och minst vid polerna. Dessutom varierar vinden med årstiderna och molnigheten. Temperaturskillnaderna gör att lufttrycket skiljer sig mellan olika platser. Luften vill röra sig från det högre till det lägre trycket. Som en följd av jordens rotation förskjuts vindriktningen till att mer följa linjerna för lika lufttryck, isobarerna. Detta kallas för corioliseffekten.

Vindenergin är en förnybar energikälla som i modern tid började utvecklas internationellt i mitten av 1970-talet. Denna utveckling har lett till en teknik med horisontalaxlade, propellerlika vindturbiner med vanligen tre vingar, vilka direkt eller via en kuggväxel driver en elgenerator. Tillämpningen för storskalig elproduktion till det nationella elnätet domineras av allt större anläggningar med turbindiametrar om 75 – 125 m på torn av ungefär samma storlek. De största verken, med idag upp till 164 m turbindiameter och 8 MW effekt, används för havsbaserad vindkraft. För anläggningar utanför elnätet och i viss mån för enskilda fastigheter används betydligt mindre vindkraftverk. Vindens energi utnyttjas också som energikälla för segelbåtar och segelfartyg och för att spara bränsle på en del moderna fartyg.

Vinden som energikälla

Grundläggande principer för vindkraftverk

Bilden visar den utveckling i vindkraftverkens storlek som skett, från ca 75 kW (1980) till 8 MW (2014)

Liksom en flygplansvinge eller en propeller verkar vindturbinen hos ett vindkraftverk genom den lyftkraft som alstras på dess vingar/turbinblad. Bladspetsarna rör sig med typiskt 7-8 gånger vindens hastighet och den moderna vindturbinen kallas därför snabblöpande. En vindturbin är verksam över hela den yta som sveps av turbinbladen, och alltså inte bara av bladytan, som typiskt uppgår till omkring 3 % av den svepta ytan. Men det är bara turbinbladen och de konstruktioner som krävs för dessa (axlar, torn, elutrustning etc) som kostar något. Därför är vindturbinen en materialsnål anordning, vilket förklarar dess förhållandevis goda ekonomi.

Var och hur det blåser

Högt över marken bestäms vindarnas hastighet och riktning enbart av lufttrycksfördelningen och jordrotationen. Den undre gränsen för denna geostrofiska vind ligger vanligen på mellan 500 och 1000 m över marken beroende på förhållandena.

De hittills kända markbundna vindkraftverken är hänvisade till att utnyttja vindenergin på de lägre höjderna inom det atmosfäriska gränsskiktet, där vindarna även påverkas av en rad andra faktorer. En viktig sådan är friktionen mot markytan, vilken bestäms av terrängens råhet. En skrovlig yta, som skog, bromsar vinden mer än en öppen slätt. Vatten- och isytor ger den minsta friktionen.

Topografin i form av kullar och berg har också stor betydelse. Om formen inte är alltför tvär får man starkare vindar över en höjdsträckning.

Även atmosfärens grad av stabilitet inverkar på vindarnas styrka. Dagtid under sommarhalvåret är luften ofta instabilt skiktad, vilket innebär att temperaturen snabbt sjunker med ökande höjd. Det utlöser stora vertikala luftrörelser, vilka åtföljs av starka och byiga horisontella vindar. Med neutralt eller stabilt skiktad luft finns inte denna tendens.

Exempel på vindprofiler över skog, slätt och hav

Vindprofilerna i figuren illustrerar hur vindhastigheten varierar med höjden över marken vid olika underlag. Här framgår skogens starkt bromsande inverkan, medan det över hav kan vara starka vindar redan på låg höjd. Å andra sidan växer vindarna snabbare med ökande höjd över skog än över hav. Detta är förklaringen till att det på senare år, sedan vindkraftverken vuxit till höjder över hundra meter, blivit ekonomiskt intressant att sätta vindkraftverk på skogsmark, som erbjuder stora ytor med förhållandevis små konflikter med andra intressen.

Den ökning av vindhastigheten med ökande höjd, som vindprofilen beskriver, kan även uttryckas som en vindgradient. En stor vindgradient medför å ena sidan att tillgänglig vindenergi tilltar med höjden, vilket är positivt. Å andra sidan blir det större påfrestningar på en vindturbin när det översta turbinbladet arbetar i starkare vind än de undre.

Vinden varierar ständigt. I ett längre tidsperspektiv har den dock tydliga mönster. Mellan olika år varierar energiinnehållet i vindarna i Skandinavien med storleksordningen ± 10 %, vilket är något mindre än vattenkraften. Under det senaste århundradet har energitillgången i medeltal inte förändrats, åtminstone i Norden. Av årsenergin infaller ⅔ under vinterhalvåret, då också behovet är störst. I ett kortare tidsperspektiv, upp till en månad, är energitillgången närmast slumpmässig. Till viss del kan variationerna jämnas ut genom sammanlagring av produktionen i landet och i norra Europa.

Vid kuster förekommer fenomenet sjöbris, som är en följd av solens ojämna uppvärmning av land och hav under dagen. Den varmare luften över land stiger uppåt och drar in kallare luft från havet, och ger därmed en daglig variation av vindstyrkan. Även om effekten är tydligt märkbar under den nordiska sommaren har den ingen större betydelse för vindenergitillgången, som i stället bestäms av de västerifrån invandrande lågtrycken. I Kalifornien, där temperaturskillnaderna mellan kallt hav och heta öknar är mer uttalade, finns det däremot dalgångar som tack vare sådana fenomen är vindrika och som därför fått en omfattande vindkraftsutbyggnad.

Vindens variationer i sekundskala benämns turbulens. Variationerna är i huvudsak slumpmässiga, även om det kan finnas inslag av ordnade strukturer. Hög markråhet, komplex topografi och låg stabilitet ökar turbulensen. Högre turbulensgrad medför ökade utmattningslaster på ett vindkraftverk. För att ändå uppnå den önskade livslängden måste de utsatta komponenterna då dimensioneras rikligare.

Vindkraftverk får sin energi genom att bromsa ned vinden till idealt en tredjedel av den ursprungliga hastigheten. Bakom ett vindkraftverk finns därför en "gata" med lägre vindhastighet, vaken. De bakre vindkraftverken i en grupp producerar mindre och utsätts därtill för större påfrestningar, särskilt om de delvis arbetar i vaken. En högre turbulensgrad gör att vaken upplöses snabbare, vilket innebär att ny energi fylls på från sidorna och uppifrån. Ur denna synpunkt kan det vara fördelaktigt med den högre turbulensen över skog. För att verken inte ska stjäla alltför mycket vind från varandra placeras de med ett visst inbördes avstånd, typiskt fem turbindiametrar eller omkring 500 m.

Exempel på frekvensfördelning för vindhastighet. Varje stapel representerar ett intervall om 1 m/s. Under 10 procent av tiden blåser det 5,5 - 6,5 m/s, vilket är den vanligaste vindhastigheten. Medelvinden är 7 m/s.

Medelvinden, medelvärdet av vindens hastighet under ett normalår, är ett av de mått som behövs för att beskriva vinden på en plats. Man måste därtill veta hur fördelningen mellan höga och låga vindhastigheter ser ut. Weibull-fördelningen används för att med två parametrar beskriva vinden. Den ena motsvarar medelvinden och den andra är formfaktorn. Denna gör att produktionen kan variera med omkring ±5 % vid samma medelvind. Se figuren.

Även vindens riktning ändrar sig. I Sverige är den förhärskande vindriktningen vanligen mellan syd och väst - de väderstreck varifrån vinden blåser.

Utnyttjningstid och kapacitetsfaktor

Utnyttjningstiden definieras som årsproduktionen (kilowattimmar) dividerad med anläggningens maximala effekt (kilowatt). Sorten blir därmed (timmar). Den kan också uttryckas som det antal timmar som anläggningen teoretiskt skulle behöva köras med maximal effekt för att nå den verkliga årsproduktionen.. Ibland används i stället begreppet kapacitetsfaktor, som utgör utnyttjningstid dividerad med årets timmar (8 760). Exempel: 2 479/8 760 = 0,283 eller 28,3 % (medelvärde i Sverige år 2013). Nya, större vindkraftverk är oftast bättre optimerade än äldre och har kapacitetsfaktorer upp till 35 % motsvarande en utnyttjningstid av 4 000 timmar. Det uppnås i första hand genom att använda en större turbin (längre turbinblad) för en viss generatoreffekt, vilket i första hand motiveras av de relativt sett sjunkande bladkostnaderna. Detta leder även till att det blir lättare att samköra vindkraft med det övriga elsystemet, eftersom en viss årlig elproduktion då motsvaras av en mindre högsta effekt (i branschen även kallad märkeffekt, den effekt som är angiven på generatorns märkplåt).

Typiskt för nya vindkraftverk är att de är igång nästan jämnt och producerar el ca 90 % av tiden. Maximal effekt uppnås runt 11 meter per sekund. Blåser det mer så vrids vingarna så att den levererade effekten inte ökar mer, vilket annars skulle leda till att verket blir överbelastat. Vid vindstyrkor över 25 meter per sekund stoppas de flesta vindkraftverk helt. Vissa typer av verk får fortsätta att vara igång med reducerad effekt och lägre varvtal upp till ca 35 meter per sekund. Under typiska svenska förhållanden (medelvind 7,5 meter per sekund) blåser det mer än 25 meter per sekund under i medeltal några minuter per år..

Ett annat sätt att beskriva utnyttjandet är att beräkna den maximalt möjliga produktionen. Installerad effekt * årets timmar / levererade kilowattimmar. Under 2014 producerades i Sverige 11,5 TWh Vindkraft. Vi hade vid 2014 års slut 5425 MW installerad effekt. Det blir en verkningsgrad om ca 24%. Det innebär naturligtvis inte att de stod still 75% av tiden utan att vindkraften producerade 24% av vad som varit möjligt om det blåst 11 meter per sekund hela tiden. Det är denna faktor som bör användas när man jämför tillgängligheten med andra kraftkällor. Produktionssiffror och installerad effekt hämtade från Svensk Energi. http://www.svenskenergi.se/Elfakta/Elproduktion/Vindkraft/

När det inte blåser

I det korta tidsperspektivet är vindenergin slumpmässigt tillgänglig, men elkonsumenterna förväntar sig att strömmen alltid ska finnas till hands. Hur löses detta dilemma?

Lösningen är att regleringen sker i det övriga elsystemet. Eftersom el är svår och omöjlig att lagra annat än för hushållsbehov, får de övriga kraftverken i systemet anpassa effekten, så att den totala produktionen och konsumtionen hela tiden matchar varandra. Vägen till denna praktiska lösning går normalt via ett handelsförfarande, som beskrivs längre ned.

Ett kraftsystem, som i likhet med det nordiska innehåller vattenkraft med stora vattenmagasin, är särskilt lämpat för att samköra med vindkraft. När det blåser mycket kan pådraget minskas i vattenkraftverken, vilka därigenom spar vatten, som kan användas senare. Men det går även att kombinera vindkraft med olika former av värmekraftverk, trots att dessa generellt är mer svårreglerade än vattenkraft.

Länderna som 2014 hade relativt sett mest vindkraft var Danmark (41 % av produktionen), Portugal (23 %), Irland (20 %) och Spanien (19 %) (se tabellen längre ner). I Sverige var andelen 7 %. Den höga danska andelen underlättas av samkörning med det övriga nordiska vattenkraftsrika elsystemet, varför det är intressantare att diskutera Spanien och särskilt Portugal, vilka har svagare elektriska förbindelser med omvärlden. Portugal har 30 % vattenkraftsandel i sin elproduktion och har inte rapporterat att den stora mängden vindkraft skulle vålla några problem. Vid ett tillfälle var den momentana vindkraftsandelen så hög som 93 % utan att situationen blev kritisk.

Om elkonsumtionen plötsligt ökar, eller produktionen minskar, märks detta genom att elsystemets frekvens börjar sjunka. Jämför med en bil, som när man lättar på gasen börjar sakta ned (men inte stannar tvärt). Frekvensen är i Europa normalt 50 perioder per sekund (Hz) och har en direkt koppling till varvtalet hos de generatorer och även elmotorer som är i drift. Om något av de största värmekraftverken faller bort har man bara några sekunder på sig att reagera, vilket innebär att reaktionen måste komma utan mänskligt ingripande. Det är primärregleringen i ett elsystem som initialt reagerar på en sjunkande frekvens genom att automatiskt öka pådraget i de ingående kraftverken. Undersökningar visar emellertid att introduktion av vindkraft endast obetydligt påverkar behovet av primärreglering. Anledningen är att de snabba vindvariationerna sker slumpmässigt och därför utjämnas även inom ett begränsat geografiskt område. Däremot påverkas behovet av sekundärreglering, som innebär produktionsändringar som beordras manuellt från kraftsystemets kontrollrum på tidshorisonten 15 - 60 minuter. Ansvaret för regleringen bärs ytterst av den som är systemansvarig, vilket i Sverige är det statliga affärsverket Svenska Kraftnät.

Ett problem, som börjat uppmärksammas på senare tid, är att med den idag vanliga typen av el- och kontrollsystem i vindkraftverk kommer dessa inte bidra till kraftsystemets tröghetsmassa, dvs den förmåga att motstå belastningsändringar som beskrevs ovan. Emellertid utvecklades redan 1990 ett kombinerat 20 kW vind- och dieselkraftverk för fyrplatsen Svenska Högarna, som inte är ansluten till det allmänna elnätet. Då vinden kortvarigt avtog kunde vindturbinens varvtal bromsas ned med hjälp av kraftelektroniken, vilket frigjorde den extra energi som krävdes för att bibehålla produktionen. På detta sätt kunde kraftverket köras på enbart vind då denna var minst 7 m/s. Samma principer tillämpas i stora vindkraftverk, enklast genom att ändra programmeringen av de elektriska omriktarna som förbinder verkens generatorer med kraftnätet så att den uttagna effekten ökar då nätfrekvensen sjunker, och vice versa. I tidigare vindkraftverk fanns inte denna koppling, därför att ingen tidigare efterfrågat den. Vindturbinerna i sig har en stor tröghetsmassa.  I en utredning från KTH redovisas ytterligare 12 olika metoder att skapa så kallad svängmassa i ett elnät som i huvudsak matas av vindkraftverk.

I ett avreglerat elsystem sker den dagliga produktionsplaneringen genom affärsuppgörelser mellan elproducenter och de företag som säljer elen vidare. På den nordiska elbörsen Nord Pool lämnas bud om köp och försäljning senast kl 12 dagen före. Detta gäller även vindkraft, och innebär att vindkraftsproducenterna måste använda vindprognoser för att göra kraftaffärer. Prognoser stämmer aldrig helt, vare sig det gäller vind eller elkonsumtion. Dessutom kan fel inträffa i alla typer av kraftverk. Parterna får därför möjlighet att fram till produktionstimmen "handla sig i balans". Under 2011 var det slutliga prognosfelet endast 0,01 % av den svenska vindkraftseffekten och de maximala avvikelserna stannade inom 20% av denna, vilket visar att de deltagande kraftföretagen utnyttjar möjligheterna att uppdatera sina balanser.

Storleksordningen av variationerna av vindkraftsproduktionen inom en timme framgår av följande tabell, vilken visar observerade maximala ökningar och minskningar för den utbyggda vindkraften i Sverige under 2014. Jämfört med tidigare år, då utbyggnaden var mindre, har variationerna minskat med någon procentenhet.

Vindkraftens maximala variation i Sverige 2014	MW	%
Installerad effekt, MW	5 425
Maximal timvis minskning	-471	-8,7
Maximal timvis ökning	455	8,4

Svenska Kraftnät har beräknat vilket behov av reglerresurser som verket skulle behöva för att klara det ökade reglerbehovet vid en fortsatt utbyggnad av den svenska vindkraften till 7 000 MW (motsvarande 17 TWh) till 2020. Resultatet blev att det ökar med knappt 600 MW för reglering inom en timme. En förutsättning är då att de deltagande kraftföretagen även i fortsättningen "handlar sig i balans" enligt ovan. Det ökade behovet av reglerkapacitet ska jämföras med att cirka 1 800 MW idag används för reglering, huvudsakligen för att kompensera för oprognosticerade förbrukningsändringar. Den installerade vattenkraftseffekten är 16 200 MW, men den största effekt som hittills använts är 13 700 MW. Orsakerna till begränsningen är idag inte fullt klarlagda. Svenska Kraftnät får tillgång till reglereffekten genom att utnyttja bud som ges av kraftverksägare.

På ett elsystem ställs kravet att det både ska klara att leverera den efterfrågade årliga energimängden och att leverera tillräcklig effekt för att täcka behovet under den högsta förbrukningen, ofta en riktigt kall vintermorgon när elvärmen går för fullt och industrin drar igång. Effektkriteriet benämns Loss of Load Probability (LOLP) och brukar bestämmas till en risk för effektbrist under högst en promille av tiden, dvs under knappt nio av årets 8 760 timmar. Under dessa förutsättningar skulle inte ett svenskt elsystem med 7 000 MW vindkraft vara i närheten av att klara effektkriteriet. Om de fyra äldsta kärnkraftsreaktorerna stoppats och effektreserven (se nedan) lagts ned blir ekvationerna bara ännu sämre. Elförbindelserna förutsattes ha byggts ut både inom landet och till grannländerna, men statistiken säger att intermittent produktion samvarierar mellan Sverige, Danmark och norra Tyskland. Därmed är ökade förbindelser inte en universallösning.Svenska Kraftnät tittade även på ett fall där all kärnkraft stoppats och vindkraften byggts ut till 18 300 MW och 45 TWh. Fallet förutsätter alltså att inte all kärnkraftsel ersätts. Här blev dock risken för effektbrist klart större än en promille.

Vid KTH har ett framtida svenska elsystem utan kärnkraft men med 48 TWh vind och 12 TWh solceller studerats. Kärnkraften förutsätts vara nedlagd och 60 TWh är ungefär så mycket som denna har producerat under senare år. Elförsörjningen i övrigt klaras med befintlig vattenkraft, en något utökad kraftvärme samt reglerkraft enligt följande. För att klara det maximala effektbehovet under året behövs 5 100 MW, som enklast utgörs av gasturbiner. Det kan finnas billigare lösningar, exempelvis att anpassa elanvändningen efter det momentana elpriset eller import av el. Gasturbinerna beräknas årligen behöva producera 1,3 TWh el, vilket innebär en merkostnad i kraftsystemet motsvarande knappt 2 öre per kWh för att täcka både anläggnings- och driftskostnader i dessa. Vid tider med överskott kommer 1,6 TWh behöva spillas, alternativt tas till vara som fjärrvärme eller liknande. Om det spills blir merkostnaden 0,6 öre. Den huvudsakliga slutsatsen från studien är att merkostnaden från reglerkraft och spill är liten.

För 2015/16 och 2016/17 har Svenska Kraftnät upphandlat en effektreserv bestående av 660 MW i Karlshamnsverket och 340 MW som förbrukningsminskningar i olika industrier, totalt 1 000 MW. De oljeeldade Karlshamns- och Stenungsundsverken har tillsammans effekten 1 825 MW. Staten garanterar effektreserven fram till 2025.

Det finns även andra sätt att frigöra effekt. Laddning av elbilar kan styras bort från den allra värsta höglasttiden och till och med utformas så att elbilsbatterierna får stötta nätet vid behov. Även temporär bortkoppling av kyl och frys har diskuterats som ett sätt att begränsa effekttopparna. Styrningen kan ske genom signaler över elnätet, vilka uppfattas av ett chip i skåpet. Hushållens vitvaror förnyas på 10-15 år, vilka betyder att sådana åtgärder skulle ge effekt relativt snabbt.

Effekttaxa även för hushåll

Ytterligare en metod att stabilisera elnäten är att dämpa topparna i elförbrukningen är att större utsträckning införa så kallade effekttaxor, en förhöjd avgift som baseras på den maximala elförbrukningen föregående månad under de timmar då abonnentens elförbrukning var som störst. Malung-Sälen energi har infört en effekttaxa för alla kunder - med högre taxor från första november till och med sista mars - som baseras på uppmätt elförbrukning per timme mellan 7 och 19. Den bakomliggande orsaken till att just Malung-Sälen Energi infört effekttaxa är de i sitt nät har så många fritidshus som har stor elförbrukning under ett begränsat antal timmar per år (till exempel i samband med att många skidliftar stängs för dagen). En effekttaxa uppmuntrar abonnenter att flytta delar av sin förbrukning till tider då belastningen på elnätet är mindre.

Elanslutning

Vindkraftverken ansluts normalt med 20 kV jordkablar, vilka grävs ned utmed de lokala vägarna och leder strömmen till en transformatorstation, som är gemensam för vindkraftsparken. Därifrån går strömmen vidare till det nationella elnätet med en luftledning, vars spänning och storlek är beroende av hur stor utbyggnaden är. På längre sträckor i hav och till viss del på land används numera kablar med högspänd likström. Tillståndsprocessen för kraftledningar är ofta minst lika utdragen som för vindkraftverk.

Vägar, markåtgång

Till varje vindkraftverk behövs en väg, typ skogsbilväg med 4,5 m bredd. Befintliga vägar används så långt möjligt. För montaget krävs en fri yta omkring verket med en storlek, som beror av vilken krantyp som används. Permanent behövs en yta motsvarande några parkeringsplatser invid tornet. Den areal som fortsättningsvis inte kan användas för jord- eller skogsbruk kan uppgå till någon procent av det markområde som omsluter vindkraftverken.

Återbetalningstid för energi

På sex till sju månader producerar ett vindkraftverk lika mycket energi som har gått för att tillverka det, motsvarande en procent av vindkraftverkets totala elproduktion under livslängden.

Påverkan på miljön

Luftföroreningar

Elproduktionen av ett vindkraftverk är förnybar och bidrar inte med några luftföroreningar. Produktionen av vindkraftverk har även en begränsad energianvändning, detta gör att jämfört med fossilbaserad elproduktion är utsläppen från vindkraftverkets livscykel små.

Landskap och buller

Vindkraftverkens placering i naturen kan innebära en visuell påverkan av miljö, men det kan också påverka flora och fauna. Det uppkommer även en viss del buller intill vindkraftverken, som gör att placeringen av verken inte göras alltför nära annan bebyggelse.

Det är en relativt liten del mark som går åt för vindkraftsproduktion. Däremot kan det vara betydande med, restriktioner för annan bebyggelse eller markåtgång för exempelvis vägar och ledningsdragning och visuell inverkan. Vindkraft placeras gärna, till exempel, till havs, vid kusten, slätter eller i skogsområden där det blåser mycket. Dessa platser kan även sammanfalla med områden som är utpekade som riksintressen för naturvård och friluftsliv. De olika intressena kan vara motsatta och ska vägas mot varandra under prövning och planering.

Djurpåverkan

Hitintills tyder forskning på att endast i begränsad omfattning påverkas djurlivet av vindkraftverk. Genom kollision med rotorblad, habitatförluster och barriäreffekter, finns det risk att fåglar störs eller förolyckas, till exempel undviker örnar att häcka i närheten av verken. För fladdermöss finns det också en risk av kollision med rotorblad. Däremot kan riskerna för fåglar och fladdermöss begränsas med hjälp av god planering av var och hur utbyggnaden ska ske.

Viss forskning anger att tamrenar undviker områden där vindparker byggs, men verkar inte att bli påverkade medan turbinerna körs.

Forskning tyder även på att fiskar ute till havs inte påverkas i de flesta fall av vindkraftverkens ljud och vibrationer. Däremot ger vibrationer genom tornet och växellådan ljud med frekvenser under 1000 Hz, och i vattnet dominerar ljud på 30-800 Hz, vattendjur använder ljud till att söka föda, undvika predatorer, orientering och kommunikation. Fundamenten för havsbaserade vindkraftverk kan fungera som konstgjorda rev. Det kan även vara gynnsamt för fiskar och räkor med en vindkraftsverk till havs, då området kan fungera som en skyddszon, genom trålningsförbud och förankringsförbud.

Fiskar kan även bli störda av kablarna som går från vindkraftverken. Magnetfälten som blir producerade runt likströmskablarna kan störa fiskarnas inbyggda kompass, fiskarna ändrar även riktning i närheten av kabeln, men återgår sedan i rätt kurs, blir en viss förskjutning i färden.

Vindkraften i opinionen

Enligt en undersökning genomförd inom EU 2010 där 26 000 personer deltog ansåg 84% av de svarande att vindkraft kommer att ha en positiv effekt på vår livsstil de kommande 20 åren. Kärnkraft (39 %) var den teknik som ansågs ha minst positiv effekt bland de olika tekniker som fanns att välja på, vilka var rymdutforskning, solenergi, genmodifiering och nanoteknologi. I vindkraftstäta länder som Danmark och Tyskland ansåg ännu fler att vindkraft har en positiv effekt, 96 respektive 91%.

Betydelse för sysselsättningen

År 2011 sysselsatte den tyska vindkraftsindustrin 101 000 personer. I Danmark svarade vindkraften 2014 för 5 % av landets BNP. Som jämförelse motsvarade jordbruket 1,4 %. I Sverige var värdet av exporterade vindkraftskomponenter 2011 lika stort som importen av färdiga vindkraftverk, 8 miljarder kronor. Totalt var antalet sysselsatta i den svenska vindkraftsbranschen 9 800 personer år 2014.

Vindkraften i världen

Omkring 98 % av världens vindkraft finns utanför Sverige. Denna producerade under 2014 706 TWh, motsvarande 3 % av världens elproduktion. Från föregående år ökade produktionen med 10 %. Vindkraften beräknas år 2024 producera 2 130 TWh, vilket betyder 7 % av världens el. Enligt en extrapolation av de senaste årens utveckling ökar vattenkraften fram till 2024 från 16 till 17 % av världens elproduktion medan kärnkraften beräknas minska från 11 till 7 %. Toppåret 1996 stod den för 18 %.

Statistiken nedan baseras på uppgifter från BP Statistical Review of World Energy 2015 Workbook.

Europa EU 28

Land	Totalt 2014 (TWh)	Ökning från 2013	Andel elproduktion 2014
Belgien	5	5 %	&&&&&&&&&&&&&&04.&&&&&04 %
Bulgarien	&&&&&&&&&&&&&&01.&&&&&01	4 %	&&&&&&&&&&&&&&04.&&&&&04 %
Danmark	13	18 %	41 %
Finland	1	44 %	2 %
Frankrike	16	6 %	&&&&&&&&&&&&&&03.&&&&&03 %
Grekland	4	2 %	8 %
Irland	5	13 %	20 %
Italien	15	1 %	5 %
Litauen	1	6 %	14 %
Nederländerna	6	3 %	0.6 %
Polen	8	&&&&&&&&&&&&&028.&&&&&028 %	0.5 %
Portugal	12	1 %	23 %
Rumänien	&&&&&&&&&&&&&&05.&&&&&05	5 %	&&&&&&&&&&&&&&07.&&&&&07 %
Spanien	52	0.−3 %	19 %
Storbritannien	32	11 %	0.9 %
Sverige	12	16 %	7 %
Tjeckien	&&&&&&&&&&&&&&01.&&&&&01	0 %	&&&&&&&&&&&&&&01.&&&&&01 %
Tyskland	56	8 %	9 %
Ungern	1	-8 %	&&&&&&&&&&&&&&02.&&&&&02 %
Österrike	4	23 %	6 %
Övriga	2	19 %	1 %
Totalt	250		8 %

Övriga Europa och Eurasien

Land	Totalt 2014 (TWh)	Ökning från 2013	Andel elproduktion 2014
Norge	2	17 %	2 %
Ryssland	&&&&&&&&&&&&&&00.&&&&&00	0.0 %	0 %
Schweiz	0	11 %	0 %
Turkiet	&&&&&&&&&&&&&&08.&&&&&08	11 %	3 %
Ukraina	&&&&&&&&&&&&&&01.&&&&&01	70 %	1 %
Vitryssland	&&&&&&&&&&&&&&00.&&&&&00	0 %	0 %
Övriga	0		0 %
Totalt	12		1 %

Afrika och Mellersta Östern

Land	Totalt 2014 (TWh)	Ökning från 2013	Andel elproduktion 2014
Egypten	&&&&&&&&&&&&&&02.&&&&&02	12 %	1 %
Iran	&&&&&&&&&&&&&&00.&&&&&00	18 %	0 %
Sydafrika	1	0.11 %	0 %
Övriga	&&&&&&&&&&&&&&03.&&&&&03	0 %	0 %
Totalt	6		0 %

Asien utom Eurasien

Land	Totalt 2014 (TWh)	Ökning från 2013	Andel elproduktion 2014
Kina	158	12 %	3 %
Indien	38	11 %	3 %
Japan	5	-1 %	0 %
Taiwan	2	-9 %	1 %
Sydkorea	1	11 %	0 %
Övriga	1		0 %
Totalt	206		2 %

Sydamerika och Latinamerika

Land	Totalt 2014 (TWh)	Ökning från 2013	Andel elproduktion 2014
Brasilien	12	85 %	2 %
Chile	1	16 %	2 %
Argentina	1	37 %	0 %
Colombia	&&&&&&&&&&&&&&00.&&&&&00	22 %	0 %
Peru	&&&&&&&&&&&&&&00.&&&&&00	2 036 %	1 %
Övriga	3	65 %	1 %
Totalt	18	85 %	1 %

Nordamerika

Land	Totalt 2014 (TWh)	Ökning från 2013	Andel elproduktion 2014
USA	&&&&&&&&&&&&0184.&&&&&0184	0.8 %	4 %
Kanada	11	- 2 %	2 %
Mexiko	7	29 %	2 %
Totalt	202	8 %	4 %

Oceanien

Land	Totalt 2014 (TWh)	Ökning från 2013	Andel elproduktion 2014
Australien	10	11 %	4 %
Nya Zeeland	&&&&&&&&&&&&&&02.&&&&&02	9 %	5 %
Totalt	12		4 %

Havsbaserade vindkraftverk

Med vindkraftverk på bottenfasta fundament inom grunda havsområden (djup ca 8 – 40 m) öppnas en ny försumbar energiresurs, som är särskilt viktig för länder där möjligheterna på land börjar bli uttömda eller ligger långt från konsumenterna. Från början var det ett europeiskt fenomen, men numera finns det även projekt i USA (ännu inget byggt), Kina och Japan. På senare år har flytande, förankrade vindkraftverk börjat utvecklas. Dessa utvidgar ytterligare resursen genom att det blir möjligt att utnyttja djupare vatten (100 m och mer).

En stor fördel är att vindförhållandena i de flesta fall är betydligt bättre än på land och att det normalt är möjligt att bygga stora anläggningar med många verk. Resultatet belastas emellertid av att anläggnings- och driftskostnaderna är enormt mycket högre än på land. Därför förutsätter den havsbaserade vindkraften normalt någon form av ekonomiskt stöd utöver det som gäller för den landbaserade. Idag är omkring 4 % av vindkraften havsbaserad. Enligt en prognos kan andelen 2020 öka till 20 %.

Påverkan på havsmiljön är normalt liten, se Vindkraft i Sverige. Med hänsyn till sjöfart och andra intressen kan det ändå vara svårt att hitta acceptabla placeringar. På avstånd större än ca 8 km från land blir den visuella påverkan ringa.

I tabellen anges den havsbaserade vindkraften 2014. Endast uppgifter om effekt finns tillgängliga i statistiken. Den vid årets slut utbyggda effekten har omräknats till energiproduktion med antagandet om en utnyttjningstid av 3 500 timmar. Utbyggnaden i de olika länderna ingick i uppgifterna ovan och ska alltså inte adderas till dessa.

Land	Totalt 2014 (TWh)	Ökning från 2013
Storbritannien	14	11 %
Danmark	4	0 %
Kina	2	37 %
Belgien	3	38 %
Tyskland	2	0.21 %
Nederländerna	&&&&&&&&&&&&&&01.&&&&&01	0 %
Sverige	&&&&&&&&&&&&&&01.&&&&&01	0.0 %
Finland	0,01	0 %
Japan	0,1	0 %
Irland	&&&&&&&&&&&&&&00.&&&&&00,1	0 %
Norge	0,04	348 %
Portugal	0,01	0 %
Totalt	27	13 %

Bildgalleri vindkraftsparker

• 
  Några av de 4 900 vindkraftverken i Altamont Pass vindkraftspark i Kalifornien som byggdes på 1970-talet i samband med oljekrisen.
• 
  Den havsbaserade Middelgrunden vindmöllepark i Öresund utanför Köpenhamn.
• 
  Tauernwindpark Oberzeiring, Steiermark, Österrike.
• 
  Vindkraftspark med elva stycken E-126 7,5 MW vindturbiner, Estinnes, Belgien.

Historik

Väderkvarnar är kända från 2000-talet f Kr i Kina och Japan. På 1100-talet infördes de av hemvändande korstågsfarare till Europa från Mellersta Östern. Kulmen nåddes omkring 1850 då ångkvarnar började ta över. Enbart på Öland fanns det då omkring 2 000 väderkvarnar. Mångbladiga vindhjul för vattenpumpning tillverkades i miljontal i USA under perioden 1880–1930 och kom att karaktärisera prärien. Det första vindkraftverket byggdes av amerikanen Brush 1888. Det hade en mångbladig vindturbin med 17 m diameter som drev en likströmsgenerator på 12 kW och var i drift i 20 år. I Danmark utvecklade professor Paul la Cour 1891-1907 vindkraftverk med vetenskapligt stöd från vindtunnelexperiment. Under 1910-talet fanns det flera hundra vindkraftverk med 4–25 kW effekt i drift i Danmark. Under andra världskrigets avspärrning tillkom ett tjugotal anläggningar med upp till 24 m turbindiameter och 70 kW effekt. Små vindkraftverk för batteriladdning slog igenom på l930-talet och såldes i hundratusentals exemplar i USA.

Den första storskaliga demonstrationen av elproduktion med vindenergi skedde i USA 1941–45 med Smith-Putnams 1 250 kW vindkraftverk. Under 1950- och 1960-talen byggdes relativt stora experimentanläggningar i Danmark, Frankrike, Storbritannien och dåvarande Västtyskland. Den danska "Gedser-möllan" sattes upp 1959 av de danska kraftbolagen och var i drift fram till 1967. Tillsammans med Tvindmøllen kom den att stå modell för en hel generation av vindkraftverk i den utveckling som snart följde.

Oljekrisen 1973 ledde till återuppväckt intresse för alternativa energikällor som snart omsattes i statsfinansierade utvecklingsprogram i västvärlden. I Sverige började Styrelsen för teknisk utveckling (STU) undersöka förutsättningarna för vindkraft under ledning av tekn. dr. Olle Ljungström (1918–2013). Nämnden för energiproduktionsforskning (NE) tillkom 1975 och fick till uppgift att genomföra bland annat denna del av det energiforskningsprogram som beslutats av riksdagen. I det inledande arbetet ingick tekniska studier, vindprospektering och att låta Saab-Scania 1977 uppföra ett försöksaggregat om 60 kW vid Kalkugnen vid norra Upplandskusten nära Älvkarleby.

En första introduktion av vindkraft i större skala inleddes 1981 i Kalifornien. Förutsättningar var ett politiskt intresse i kombination med ett svårt elförsörjningsläge som motiverade omfattande "tax credits" (motsvarande 40 % investeringsbidrag) samt ett tvång för kraftföretagen att köpa tillgänglig energi till marginalkostnad. Satsningarna inriktade sig på vindkraftverk i de storlekar som initialt fanns tillgängliga, från början verk med omkring 50 kW effekt, vilka sattes upp i tusental. Efter några år inriktades uppmärksamheten mot storleksklasserna 100–400 kW. Tidiga att utnyttja denna marknad var danska tillverkare av små vindkraftverk, vilka hade lämpliga verk framme, baserade på den tidigare danska traditionen från "Gedser-möllan" (se ovan). Denna export-boom gav de danska tillverkarna ett tidigt försprång som de till stor del lyckats behålla. Jordbruksmaskinstillverkaren Vestas började med vindkraft vid denna tid. Det gjorde även Bonus, som senare köptes av Siemens.

I Tyskland liksom i övriga västvärlden fortsatte den statligt finansierade forsknings- och utvecklingsverksamheten, vilken på ett betydelsefullt sätt förbättrade den tekniskt-vetenskapliga grunden, men inte i sig gav några kommersiella resultat. År 1988 initierades emellertid ett stort demonstrationsprogram, som genom sin konstruktion kunde stödja nya, inhemska tillverkare utan att komma i konflikt med EU:s konkurrensregler. Det utformades som ett "vetenskapligt" program med 100 MW vindkraft, i medeleffekt, och därmed i realiteten minst det dubbla i installerad effekt. Efter några år blev den reella omfattningen 500 MW. Ett begränsat antal vindkraftverk av varje typ skulle stödjas, vilket innebar att programmet inte kunde domineras av danska tillverkare. Följden blev i stället, som avsett, att ett antal nya tyska tillverkare kom igång, varav några verksamheter fortfarande lever kvar, exempelvis Enercon och General Electric (uppköpt verksamhet). Senare följdes 100 MW-programmet av ett generellt stödsystem, vilket finansieras av elkonsumenterna och innebär att el från bl a vindkraftverk ersätts med ett fast belopp per kilowattimme.

I Spanien började utbyggnaden ta fart sedan en ny lag 1994 garanterat ersättningen för vindgenererad ström. Uppbyggnaden av en egen industri säkrades genom att varje region kunnat kräva att verken tillverkas inom denna.

Se även

• Vindkraftens historia
• Effektreserv (elkraft)
• Global Wind Day

Referenser

Litteraturreferenser

• Wizelius, Tore (2002). Vindkraft i teori och praktik. Lund: Studentlitteratur. ISBN 978-91-44-02055-6 
• Engström, Staffan (2015). Historien om den svenska vindkraften. Hur det började. Läget idag. Framtid.. Malmö. ISBN 978-91-7611-109-3 

Externa länkar

• Wikimedia Commons har media som rör Vindkraft.
  Bilder & media