Sådan fungerer en vindmølle

En vindmølle udnytter vindens energi til at producere elektricitet. Selve møllen består af fire store hovedkomponenter:

  • et fundament
  • et tårn
  • en nacelle (møllehuset)
  • en rotor

Vindmøllens dele: Foto: vestas

Vindmøllens dele: Foto: vestas


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 vingerne stå i en 45-graders position, hvor møllen kan optage mest mulig energi. Når der kommer vind nok, begynder møllen at generere energi – det sker typisk ved en vindhastighed på ca. 4 meter pr. sekund. Så vil vingerne gradvist dreje sig om mod en position på 0 grader med vingefladerne ud mod vinden. Når vinden rammer vingen, skabes der er overtryk på forsiden af vingen, og et undertryk bag vingen. Med andre ord skubber vinden på forsiden og skaber samtidig en sugeeffekt bag vingen. Ved maksimal omdrejningshastighed vil hastigheden af vingernes rotation helt ude i spidsen være på cirka 250 km/t i timen.

Nacellens komponenter

Vinden får 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. Generatoren laver altså den mekaniske energi om til elektrisk energi.

Rotor med vinger

Hovedparten af alle vindmøller i dag har tre vinger. Antallet af  møllevinger har betydning for hvor meget vind der skal til for at få den til at dreje rundt.  En envinget vindmølle kræver meget store vindhastigheder, før den kan begynde at rotere. Vingerne er den dyreste komponent på en vindmølle, og derfor sætter man ikke bare fire eller fem vinger på en mølle. Vindmøller med to vinger er væsentligt mere stabile end envingede vindmøller, men møllen udsættes for kraftige belastning når vingerne står lodret, og de modsatrettede vinger kan forstærke hinandens rystelser. De tovingede møller benyttes dog ofte som havmøller. Til en stabil mølle kræves som minimum tre vinger.

En forløber-vindmølle

På forløber-vindmølle vender rotoren op mod vinden. Den grundlæggende fordel ved denne konstruktion er, at man undgår lævirkningen bag tårnet. Langt de fleste vindmøller har dette design.

En bagløber-vindmølle

En bagløber-vindmølle har rotoren placeret på læsiden af tårnet. Den grundlæggende fordel ved bagløberen er altså, at den kan bygges noget lettere end forløberen.

Ulempen er fluktuationer i energiproduktionen og støjgener.  

Vindmøllens materialer og konstruktion

De ældste møller havde ofte fire korsstillede vinger af sejldug på et træ- eller metalskelet. Senere blev vingerne lavet helt af træ. De nye møller, der er udviklet til elektricitetsproduktion i sidste halvdel af 1900-tallet, har vinger fremstillet af glasfiberarmeret plast eller sjældnere af limtræ. De udformes uden skarpe kanter og hjørner for at få en glat luftstrømning og dermed mindst mulig turbulens omkring vingerne. Den aerodynamiske profil sikrer, at mest mulig vindenergi overføres til rotorakslen.

Der er en teoretisk grænse for, hvor stor en del af vindens energi en vindmølle kan udnytte. Selve mølletårnet blev oprindeligt skabt af jern, men er i dag skabt af stål og beton.


Nettilslutning

Store vindmøller skal tilsluttes elnettet. For mindre projekter er det derfor afgørende, at vindmøllen opstilles relativt tæt på en 10-30 kilovolt elledning. Elnettet tæt ved vindmøllen skal være i stand til at modtage strømmen fra møllen. Hvis der allerede er mange vindmøller tilsluttet nettet, kan der være behov for netforstærkning.

Hvor høje skal vindmøllerne være?

Nogle møllestørrelser passer til nogle landskabstyper, andre størrelser til  andre. Store moderne vindmøller har en så høj energiproduktion, at man kan nøjes med langt færre møller. Til gengæld ses de over større afstande. Mange at de store møller er ca. 90 meter høje – Hvis møllen skal virke harmonisk, skal rotordiameteren være cirka det samme som navhøjden. Hermed undgår man uharmoniske møllekonstruktioner med f.eks. et lavt tårn til en overdimensioneret rotor. Der findes også små vindmøller, de såkaldte husstandsmøller.Husstandsmøllen er en mølle med  en maksimal højde på 25 meter.En husstandsmølle er en mølle, der opføres i tilknytning til fritliggendeejendomme, og hvis primære funktion er at levere energi til ejendommens eget forbrug – enten som elektricitet eller som varmt vand.

Danske ingeniører fra Norwic og Rambøll arbejder lige nu på at opføre vindmøller imellem skyskraberne til Bahrain World Trade Center.

Møllerne kommer til at stå i hhv. 60, 96 og 132 meters højde og skal forsyne bygningen med energi. Det er ifølge Rambøll første gang, at vindmøller integreres i en bygning af denne størrelsesorden og i denne højde.


 

Relaterede sider:
  1. Vindmølle designet af Jacob Jensen Design [media id=2 width=640 height=392] En vindmølle af Jacob Jensen...
  2. Vind Vindmøller og moderne vindenergi Vindkraft er indtil videre det økonomisk...
  3. Livscyklusvurdering (LCA) af Vestas Møller Vestas har siden 1999 arbejdet med livscyklusvurderinger (Life Cycle Assessment,...
  4. Vind – en bæredygtigt energikilde [caption id="attachment_1782" align="alignright" width="220" caption="Vindmøller fra Vestas. Foto: Vestas"][/caption] Udviklingen...
  5. Vindmøllernes historie Danmark har i mange år været førende indenfor vindmølleteknologi, og...