Det blåser när det är riktigt kallt

Det blåser när det är riktigt kallt

I Second Opinion den 1 februari lyfter Mats Olin fram en rapport av Lion Hirth, som pekar på de allt längre turbinbladen som en förklaring till vindkraftens förbättrade ekonomi.

Det är alldeles riktigt och en förklaring till att ett vindkraftverk med en totalhöjd (=höjd till högsta bladspets) av 240 meter producerar el 30 % billigare än ett verk med höjden 150 meter.

Mats Olin skriver också att en ”mycket kall och vindstilla vinterdag… står vindkraftverket still”. Detta är ett bra exempel på hur vanföreställningar färgar av sig på när även initierade personer ser på den nya företeelse som vindkraft utgör. Det är visserligen vanligt att kylan stoppar omblandningen av luften i dalgångarna, men vindkraftverken byggs på höjdsträckningarna, över inversionerna. Och där blåser det, särskilt när det är kallt.

Diagrammet visar den samlade effekten från den svenska vindkraften som funktion av temperaturen i Östersund, som ju ligger mitt i landet. Exemplet gäller 2015, eftersom den kompletta statistiken för elproduktionen under 2016 ännu inte är tillgänglig. Förhållandena var likartade under 2013 och 2014. Jag har tidigare haft tillfälle att berätta om fenomenen i artiklar i fackpress och i min bok ”Historien om den svenska vindkraften” från 2015.

Spridningen i resultaten är stor, men en linjär regressionslinje visar en klar tendens till att effekten ökar med sjunkande temperatur, med i medeltal 2060 MW mellan + 30 och – 20o. Den lägsta timeffekten, 75 MW, gav den samlade vindkraften vid +14o. Vid den lägsta uppmätta temperaturen, -20,2o, gav vindkraften 787 MW eller 14 % av den installerade effekten.

Mats Olin bemöter kritiken i en kommentar.

Det är det beskrivna förhållandet som är förklaringen till att Svenska Kraftnät kunnat höja effektvärdet för vindkraften från 6 till 11 %. Det största effektbehovet i Norden uppstår ju alltid under perioden november till februari, och då bör man naturligtvis titta på hur vindkraften producerar under denna period. 11 % kan synas vara ett lågt värde, men ska jämföras med att vindkraften under 2015 i genomsnitt gav 33 % av den installerade effekten. Det har både ekonomiska och fysikaliska orsaker.

Beträffande hur de allt större vindkraftverken inverkar på ekonomin finns det ytterligare att säga. Större vindkraftverk innebär med automatik att de även är högre och därmed når upp till högre luftlager, där det blåser bättre. Detta gäller särskilt i Sverige, där den mesta vindkraften numera byggs i skogsområden. Skogen bromsar vinden kraftigt på låg höjd och innebär därför också att vindhastigheten ökar snabbare med höjden över skog än över öppen terräng. En direkt uppskalning medför därför att utnyttjningstiden (produktion dividerad med generatoreffekt, kWh/kW) ökar. Därmed blir ekonomin bättre.

Därtill har tendensen under lång tid varit att förse vindkraftverken med allt längre vingar i förhållande till generatoreffekten. Den installerade effekten mätt i watt per kvadratmeter svepyta minskar alltså. En förklaring till denna tendens är att vingarna har kunnat produceras allt billigare, jämfört med resten av verket. Detta är naturligt, eftersom vingarna – de största föremål som hittills tillverkats av glasfiberarmerad plast – är den mest innovativa delen av konstruktionen, där förbättrad teknik och längre serier har bäst förutsättningar att sänka kostnaden.

Tendenserna förstärks ytterligare av relativt sett allt högre torn, som dessutom medför att turbinen kommer över den värsta turbulensen på låg höjd. Detta gynnar livslängden och medför att konstruktionerna kan slimmas ytterligare. Den samlade effekten av alla åtgärderna blir både förbättrad produktionsekonomi och en jämnare produktion, med lägre toppar och högre dalar. Det senare fenomenet betyder en ökad sannolikhet för att produktionen ska inträffa när prisnivån är högre, bland annat därför att toppar i vindkraftsproduktionen i sig verkar prissänkande. De beskrivna tendenserna är generella – de moderna, större vindkraftverken är alltid mer ekonomiska – men effekten förstärks när vindkraftens andel av produktionen ökar.

Bortsett från de kalla vinterdagarna kommer alltså Olin till rätt slutsatser, om än att sambanden ser något annorlunda ut.

8 Kommentarer
Av Staffan Engström
Profil Second Opinion drivs på uppdrag av Energiföretagen Sverige. Läs mer

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *

*

  1. Carl Erik Magnusson skriver:

    Varför inte bygga vindkraftverken flera kilometer höga så att de når jetströmmarna? Då blir de verkligt effektiva. Men kanske blir de också Babels torn

  2. Jon skriver:

    Tyvärr är det sant att det blåser mindre när det är riktigt kallt. Tittar man på hela Sverige följer vindproduktion och konsumtion varandra relativt väl; vid 10 GW last producerar vind i medeltal ca 70% av årsmedel och vid 20 GW last drygt 120%. För de 5% av timmarna med högst konsumtion (dvs kalla veckodagar) minskar dock vindkraften ordentligt och ligger på 90-95% av årsmedel.

    Se fig 4.14 i min avhandling som baseras på mätningar för 2007-2014.

    http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-302837

    Samma mönster kan ses när det gäller ”firm capacity” (den produktion man kan räkna med med 90% sannolikhet). Jag anser därför att det var ett misstag av SvK att höja värdet till 11%. 7% är en bättre uppskattning.

    Jon

  3. Kalle skriver:

    Åter ett svagt inlägg på Second-Opinion.

    Det krävs ingen avancerad okulär analys på den data som presenteras i diagrammet för att notera att det uppenbart inte är ett linjärt samband ute i distributionens ytterkanter.

    Att en regression uppkommer över hela mängden innebär inte att denna regression är en fullgod approximation utanför en viss varians.

    Som att stora talens lag skulle vara applicerbar på endast så få datapunkter i denna datamängd. Bedrövlig att försöka visa på något sådant i detta sammanhang.

    Vill man hävda att något är effektivt när det är kallt. Då får man naturligtvis endast inkluderas data om när det är kallt. Data från när det är varmt är naturligtvis fullständigt irrelevant för just när det är kallt.

  4. mats persson skriver:

    Ingen verkar beröra det faktum att 240 meter höga vindkraftsverk vars syfte är att bromsa upp vinden defakto också påverkar klimatet , om än lokalt. Det har hilltils inte diskuterats så värst mycket kring detta men klart är att temperaturen vintertid kommer stiga närmast marken ifall man placerar ut 50-100 stycken av dessa i ett stort skogsområde. Påverkar det i så fall markfloran och faunan i dessa områden., Man kan ju tänka sig att daggpunkter och frostförhållande ändras och att de påverkar växter som lever av dagg mm..Kan väl i värsta fall leda till uttorkning ifall inte växter kan fånga in dagg på samma sätt som vid vindstilla förhållanden. Hur påverkas träden? men skiftningar mellan varmt och kallt .. kan det leda till ökad risk för frostsprängning..
    hittils har jag aldrig läst om detta i någon miljökonsekvensbeskrivning när vindbolagen söker sina tillstånd..
    Sedan är det klart att också risken för fågelkollisiion ökar med ökad sveparea.. speciellt för större rovfåglar som flyger på höga höjder..

  5. Magnus Thorstensson skriver:

    Intressant och faktabaserad diskussion. Jag kan rekommendera ett besök på Agora-Energiwendes hemsida där det finns en tydlig illustration över den tyska kraftproduktionen. Produktionen från mitten av januari och framåt, när det var kallt över kontinenten indikerar vilka utmaningar som finns.
    https://www.agora-energiewende.de/en/topics/-agothem-/Produkt/produkt/76/Agorameter/

  6. Staffan Engström skriver:

    Som Mats Olin skriver var effekten hos den svenska vindkraften omkring 500 MW vid ett tillfälle i början av 2016. Det motsvarar ungefär 8 % av den då installerade effekten. Svenska Kraftnäts effektvärde 11 % ska uppgå till medianen av den lägsta effekten under 90 % av tiden under november – februari under de senaste fem åren, om jag minns rätt. Utan att ha kontrollräknat i detalj är det troligt att även januari 2016 uppfyllde det kriteriet. Om man i stället för november-februari räknar på hela året blir värdet i stället 6 %, vilket ju är betydligt mindre än 11 %. Så visst blåser det bättre under vintern än under resten av året, där de lägre temperaturerna är en av förklaringarna.

    Man kan ha olika uppfattningar om 11 % är litet eller mycket. Det är dock en tredjedel av vindkraftens medeleffekt, som ju bestämmer produktionen, vilket är det man betalar för. Låt oss i alla fall gemensamt glädja oss åt att med den pågående utvecklingen mot vindkraftverk med allt längre turbinblad kommer effektvärdet med tiden att öka!

  7. En Pelle skriver:

    Staffan, plotten du presenterar bekräftar vad Mats Olin framför, vindkraften ger dåligt med effekt när det blåser dåligt vilket även händer när det är väldigt kallt.

    Och den linjära regressionslinjen ser spontant ut att inte gälla när det blivit några minusgrader.

    Prova plotta vindkraftens produktion som andel av förbrukning, gör det för Sverige, Danmark och Tyskland. Zooma in på Januari och Februari. Du kommer att se att det händer då och då att det drar in högtryck som täcker hela norra halvan av Europa med kyla och hög förbrukning, och att det då blåser dåligt med resultatet att vindkraften producerar långt under sin årsmedelproduktion (och medelproduktionen är högre vintertid, hade energilagring varit gratis och miljövänligt hade det gjort vindkraften mindre dålig).

    Men oavsett hur vindkraften presterar så klarar den TEKNISKT att tränga undan bränsleanvändning i elproduktion. Den stora frågan är då vilka bränslen ska den tränga undan i Sverige och varför?
    När certifikatsystemet infördes så expanderades biokraftvärmen, vindkraften har efter det konkurrerat ut biokraftvärmen, efter det har den slagit mot finsk biokraft och nu slår det mot svensk kärnkraft.
    Biokraften var alltså redan förnybar.
    Kärnkraften har lägst CO2-avtryck av alla kraftslag och minst artutrotande och dödande egenskaper per kWh.

    För att vindkraft ska fungera i systemet har det krävts och fortsätter krävas stora infrastrukturinvesteringar som inte syns på vindkraftens produktionspris, för samhället finns det alltså kostnader som inte syns på det pris vindkraften konkurrerar med.

    Och studerar man vindkraftens ekosystemspåverkan i områden där den byggts ut mycket som t.ex. Brandenburg så ser man att vindkraften faktiskt ger minskande populationsstorlekar i området på vissa arter och får det fortgå kommer arterna försvinna. Det är alltså nästan lika illa som vattenkraften som utrotat raser, utrotat arter från vattendragen, förhindrar arter från att populera i närheten lika stor del av vattendragen som förr, är på väg att utrota fler arter och vissa arter bibehålls på konstgjord väg i princip endast nedströms lägsta vattenkraftverket. Vindkraften och solenergi i Sverige binder fast oss än starkare vid vattenkraften.
    Förbränning av biobränslen orsakar luftföroreningar precis som förbränning av fossila bränslen, i världen beräknar WHO att miljontals dör av sådana luftföroreningar.
    Alla de förnybara kraftslagen har alltså i sina livscykler högre CO2eq-avtryck än kärnkraften, ersätter vi kärnkraften med förnybart så ökar klimatpåverkan, ekosystems-/artpåverkan, och hälsopåverkan.

    Varför ska vi svenska medborgare subventionera övergång till förnybara kraftslag som pga att de tappar energi ur ekosystem faktiskt kraftigt påverkar arter och ekosystemen?
    Förnybart är trots allt inte automatiskt hållbart.

    Solceller är jättebra komplement för att klara toppeffekter i sydliga länder där effektförbrukningen stiger med mer solinstrålning. Vindkraft kan finnas i mindre omfattning. I världen så har det under 2016 byggts ungefär samma energiproduktion från solceller, vindkraft och kärnkraft – tillsammans har de ersatt mer fossila bränslen än om man bara hade byggt ett av kraftslagen. Det är positivt i de länder det verkligen leder till ersättande av fossila bränslen. Sverige är inte ett av de platserna.

  8. Mats Olin Mats Olin skriver:

    Tack för en lärorik text, det finns skäl att nyansera. Men för mig verkar det dock som om det inte alltid blåser när det är riktigt kallt.

    Jag tittade på januari 2016. Den 21 januari var det enligt SMHI kallare än normalt i nästan hela landet. Och enligt Svenska kraftnäts ”kontrollrummet” var den förväntade effekten från vindkraften den dagen drygt 500 MW, vilket ju är mycket lågt. Låga värden för vindkraften gäller för flera mycket kalla dagar i januari 2016, exempelvis den 6/1 runt 1000 MW, den 14/1 runt 1500-1800 MW, den 19/1 runt 1000 MW.

    Det här kan ju vara tillfälligheter, men trots allt något som de facto hänt. Och Svenska kraftnät lyfter fram att det är ”ökad risk för effektbrist när det är kallt och vindsnålt”. Eller är det fel på dessa siffror?

    Det leder till en fråga angående ditt diagram: det ser ut som om medeleffekten för vindkraften sjunker när det är kallare än cirka minus 7-8 grader, inte ökar som trendlinjen vill visa. Flertalet ”prickar” ser där ut att ligga mellan ett par hundra och 1500 MW. Visar inte ditt diagram snarare att det blåser mindre när det riktigt kallt än motsatsen?

    Mats Olin