Høgskolen i Telemark

Fakultet for teknologiske fag

Bachelor i ingeniørfag Rapport fra 5. semesters prosjekt høsten 2011 EK5506 Prosjektering innen elkraftteknikk EK 5-3-11

Innføring i vindkraft

Fakultet for teknologiske fag

Adresse: Kjølnes ring 56, 3918 Porsgrunn, telefon 35 02 62 00, www.hit.no Bachelorutdanning - Masterutdanning – Ph.D. utdanning

Høgskolen i Telemark

Avdeling for teknologiske fag

Bachelor i ingeniørfag Rapport fra 5. semesters prosjekt våren 2011

Emne

:

EK 5506 Prosjektering innen elkraftteknikk

Tittel

:

Innføring i vindkraft

Rapporten utgjør en del av vurderingsgrunnlaget i emnet. Prosjektgruppe:

EK 5-3-11

Tilgjengelighet:

Åpen

Gruppedeltakere: Kongsvoll, Lars Gunnar Lindemann, Åsmund Sjursen, Annette

Hovedveileder: Biveileder:

Svein Thore Hagen S

ensor:

Dietmar Winkler Godkjent for arkivering: Dietmar Winkler

Sammendrag:

Denne prosjektrapporten omhandler alle de grunnleggende aspektene rundt vindkraft, herunder utfordringer ved utbygging, drifting og vedlikehold, samt ulike tilgjengelige tekniske alternativer på markedet i dag. Gjennom denne rapporten vil det forklares hvordan vindkraft har utviklet seg de siste 4000 årene og hvordan vindkraft antas og ville fortsette å utvikle seg de neste 15 årene. En nederlandsk studie viser at det er 95 % sannsynlighet for at 1 av 4000 vindturbiner på ett år skal miste noen bladdeler. Dette og andre sikkerhetsaspekter vil også belyses nærmere i denne rapporten. Klimamessig kommer det klart fram at vindturbiner ikke bruker fossile energikilder, og produserer heller ikke CO 2 eller har andre gassutslipp. Det er ingen giftige eller skadelige materialer relatert til kraftverkene, noe som gjør vindkraft til en energikilde fri for forurensing under driftingen. Det å få konsesjon til å starte utbygging av et vindkraftverk er en møysommelig prosess som går over flere år, grunnet lang behandlingstid hos NVE. I dag bygges det vindkraft både onshore og offshore, men sistnevnte er enda ikke veldig utbredt. I Norge har man blant annet SWAY og HyWind som er to pilotprosjekter innenfor vindkraft offshore. En ting som er sikkert, er at vindkraft har kommet for å bli. Vi kommer til å se mer og mer av vindkraft i fremtiden etter hvert som det blir mer lønnsomt, samtidig som klimafordelene er store og blir stadig mer viktige. Høgskolen tar ikke ansvar for denne studentrapportens resultater og konklusjoner Fakultet for teknologiske fag

Telemark University College

Faculty of Technology

Bachelor of Science Journal from 5th semester project Fall 2011

Course

:

EK 5506

Title

:

Introduction to wind power

This journal is a part of the evaluation result for the course Project group:

EK 5-3-11

Availability:

Open

Group participants: Kongsvoll, Lars Gunnar Lindemann, Åsmund Sjursen, Annette

Mentor: Assisting mentor:

Svein Thore Hagen Dietmar Winkler Approved:

Censor:

Dietmar Winkler

Summary:

This project report covers all the basics aspects about wind power, including the challenges of developing, operating and maintenance, as well as various technical options available on the market today. Throughout this report it will be explained how wind power has developed in the last 4000 years and how it is expected to continue developing over the next 15 years. A Dutch study shows that it’s a 95 % probability that 1 out of 4000 wind turbines in a year will lose some parts from their blades. This and other safety issues are also being discussed in this report. When it comes to climate, it’s clear that wind turbines don’t use fossil fuels, and they don’t produce CO2 or other gas emissions. There are no toxic or hazardous materials related to power plants, making wind power an energy source that is pollution free during operation. To get a license to start construction of a wind power plant, is a laborious process that usually take several years due to the long processing time with the NVE. Today, wind power plants are being built both onshore and offshore, but the latter is not very common in Norway yet. But Norway does have pilot projects like HyWind and SWAY when it comes to offshore wind power. One thing is certain; wind power has come to stay. And we’ll see more and more of it in the future, as it becomes more profitable at the same time that climate benefits become increasingly more important.

TUC takes no responsibility for the results and conclusions in this student journal Faculty of Technology

Høgskolen i Telemark Forord

FORORD

Vi er tre studenter som studerer elkraftteknikk ved Høgskolen i Telemark, avdeling Porsgrunn. Gruppen består av to ordinær studenter, Annette og Lars Gunnar, som har ingen tidligere arbeidserfaring innenfor området elektro. Åsmund er Y-vei student og har fagbrev som elektriker. Gruppen er sammensatt basert på et felles ønske om å jobbe med fornybar energi. Motivasjonen vår for dette prosjektet er å lære mer om fornybar energi i form av vindkraft. Gruppen har tilegnet seg mye ny kunnskap gjennom dette prosjektet og har samarbeidet bra. Gruppen var også på dagstur til Sandnes for å besøke Lyse AS samt Høg-Jæren Energipark. En stor takk til alle fra Lyse som tok så godt i mot oss. En spesiell takk går til Mette Kristine Kanestrøm og Odd Henning Abrahamsen fra Lyse Produksjon som har sagt ja til å være vår prosjektpartner på hovedprosjektet neste semester, samt at de har gitt oss noen fantasiske gode oppgaver å velge mellom. Videre vil vi takke vår hovedveileder, Svein Thore Hagen, for alle gode råd og tips vi har fått underveis, samt din entusiasme for prosjektet vårt og ditt pågangsmot. Forsidebildet er hentet fra kilde [17]. EK 5-3-11 2

Høgskolen i Telemark Nomenklaturliste

NOMENKLATURLISTE

Ekspropriasjon

– fjerne et stykke privat eiendom fra eierens kontroll

EWEA

– European Wind Energy Association

GWEC

– Global Wind Energy Council

Insentiver

– økonomisk drivkraft eller faktor som motiverer til økt innsats

Investeringskonsortier

– en investeringssammenslutning eller avtale. Gjøres ofte ut fra en kontrakt som tegner rettigheter og forpliktelser til hvert enkelt medlem.

LCA

– livssyklusvurdering (Life Cycle Assessment)

NVE

– Norges vassdrags- og energidirektorat

OED

– Olje- og energidepartementet

Oreigning

– se ekspropriasjon EK 5-3-11 3

Høgskolen i Telemark Innholdsfortegnelse

INNHOLDSFORTEGNELSE

Forord ................................................................................................................................... 2 Nomenklaturliste .................................................................................................................. 3 Innholdsfortegnelse .............................................................................................................. 4 1 Innledning ........................................................................................................................ 5 2 Grunnleggende innføring i vindkraft ............................................................................ 6 2.1

Hva er vindkraft? .................................................................................................................................. 6 2.2

Vindkraft i et historisk perspektiv ....................................................................................................... 6 2.3

Hvordan fungerer vindkraft ................................................................................................................ 7 3 Forutsetninger for vindkraft ........................................................................................ 10 3.1

Vindforhold ......................................................................................................................................... 10 3.2

Tekniske forutsetninger ...................................................................................................................... 10 3.3

Ulykker og sikkerhet ........................................................................................................................... 12 3.4

Lyd og skygge ...................................................................................................................................... 13 3.5

Energibalanse ...................................................................................................................................... 14 3.6

Klima .................................................................................................................................................... 14 4 Planlegging, drifting og vedlikehold ............................................................................ 16 4.1

Konsesjonsprosessen ........................................................................................................................... 16 4.2

Lover og forskrifter ............................................................................................................................ 17 4.3

Utbyggere ............................................................................................................................................. 18 4.4

Økonomi .............................................................................................................................................. 19 4.5

Drifting og vedlikehold ....................................................................................................................... 21 5 Onshore og offshore vindkraft ..................................................................................... 23 5.1

Onshore vindkraft ............................................................................................................................... 23 5.2

Offshore vindkraft .............................................................................................................................. 23 5.3

Ulike prosjekter ................................................................................................................................... 24 6 Vindkraft i Norge og i verden – nå og i nærmeste fremtid ....................................... 26 6.1

Vindkraft i Norge ................................................................................................................................ 26 6.2

Vindkraft i verden ............................................................................................................................... 27 7 Fordeler og ulemper ved vindkraft ............................................................................. 29 7.1

Fordeler ................................................................................................................................................ 29 7.2

Ulemper ................................................................................................................................................ 29 8 Oppsummering .............................................................................................................. 31 Referanser ........................................................................................................................... 33 Vedlegg ................................................................................................................................ 35

EK 5-3-11 4

Høgskolen i Telemark

1

Innledning

1 INNLEDNING

Dagens samfunn blir mer og mer fokusert på miljø. I 2010 hadde man det høyeste utslippet av CO 2 i Norge siden man begynte å måle i 1973. Hvis man ikke klarer å kutte kraftig i CO 2 utslippene i fremtiden vil man i følge Det Internasjonale Energibyrået kunne se temperaturøkninger på opptil seks grader Celsius. Hvor grensen går for hva som er farlig vites ikke, men flere land har satt en grense ved to grader. Togradersmålet innebærer at utslippene av CO 2 og andre klimagasser må reduseres slik at ikke den globale oppvarmingen stiger over to grader siden førindustriell tid. Mange begynner derfor å fokusere mer på alternative energikilder og aller helst, på fornybar energi. Det finnes i dag mange ideer og pilotprosjekter rundt ulike typer fornybar energi. Dessverre er det ikke mange av disse som foreløpig har vist seg å være lønnsomme og på samme tid ikke innebære en alt for stor risiko. Foruten vannkraft viser det seg at vindkraft er en av de mest aktuelle kraftkildene per dags dato. Vindkraft er i dag en av verdens raskest voksende energikilder. I denne prosjektrapporten vil vi ta for oss alle de grunnleggende aspektene rundt vindkraft. Vi vil blant annet se på utfordringene ved utbygging, drifting og vedlikehold. I tillegg ønsker vi å presentere hvilke forskjellige tekniske alternativer det finnes på markedet i dag. Vi vil også ta for oss litt om hvordan teknologien rundt vindkraft har utviklet seg gjennom årene, samt hvordan man forventer at det vil se ut i noen år frem i tid. Lønnsomhet er også en viktig faktor for at vindkraft er et reelt alternativ. Derfor er det bare områder med tilstrekkelige mengder vind som kan vurderes for utbygging. Vi vil prøve å kartlegge de best egnede områdene for vindkraft i Norge. Med dagens teknologi er det også mulig å bygge ut vindkraft offshore. Dette er muligens det viktigste området for norsk vindkraft. Vi vil derfor sammenlikne vindkraft onshore og offshore. Geografisk mener vi det er mest aktuelt å ta for oss vindkraft i Norge, men vi velger også helt generelt å kartlegge vindkraft i Europa og verden. Dette for å få et bilde på hvem som ligger lengst fremme på feltet, samt å få frem hvilken type vindkraft som er mest brukt. Vi vil også se på hvor lønnsom denne krafttypen er. EK 5-3-11 5

Høgskolen i Telemark

2

Grunnleggende innføring i vindkraft

2 GRUNNLEGGENDE INNFØRING I VINDKRAFT

Dette kapittelet tar for seg de grunnleggende prinsippene for vindkraft. Det mekaniske aspektet belyses samt de ulike bruksområdene. I dette kapittelet vil også vindkraftens historie bli presentert, samt ulike forutsetninger for å installere vindkraft, for eksempel vindstyrke, og det tilgjengelige elektriske nettet. Kilder som er brukt i dette kapittelet er [2], [16] og [17].

2.1 Hva er vindkraft?

Vind blir dannet av trykkforskjeller i atmosfæren. Disse trykkforskjellene kommer av at sola varmer opp luftmasser ulikt på forskjellige steder på jorda. Hovedprinsippet bak vindkraft er å utnytte disse luftstrømmenes store og fornybare krefter til kraftproduksjon. Vinden blir brukt til å drive flere store rotorer. Disse rotorene er koblet til generatorer, som igjen omdanner energien i vinden til elektrisitet. Elektrisiteten blir så overført via kabler og nett inn til forbrukeren. En liten prosent av energien som stråler inn fra sola går med til å sette luft i bevegelse. Til sammen på hele kloden tilsvarer denne lille prosenten mange ganger verdens energiforbruk. I Norge har man de beste vindforholdene langs kysten og i fjellstrøk nær kysten, spesielt om vinteren. En moderne vindturbin trenger en vind med styrke på 3-4m/s for at kraftproduksjonen skal kunne starte. Ved vinder opp mot 25m/s vil kraftproduksjonen stoppe opp for å unngå unødvendig slitasje og skader på turbinen. I dag er det to typer vindturbiner som er mest vanlige, den vertikale og den horisontale. Men det er bare den horisontale som er kommersielt tilgjengelig. Den horisontale vindturbinen består grovt sett av et tårn med et maskinhus montert på toppen, og en rotor. Figur 2-1 viser en prinsippskisse for en vindturbin

2.2 Vindkraft i et historisk perspektiv

På 700-tallet, i Midtøsten, mener mange at de første vindmøllene dukket opp. Disse ble da brukt til å male korn. Men gamle kinesiske kilder hevder at man i Kina benyttet vindmøller til å pumpe vann til overrislingsanlegg allerede for 4000 år siden. I 1185 begynte de første europeiske vindmøllene og bygges, og på 1200-tallet, i Normandie i Frankrike, begynte man å ta dem i bruk. På begynnelsen av 1300-tallet var det tusenvis av vindmøller i drift i Nederland og Belgia. Disse hadde den samme tradisjonelle formen og utseendet som i dag. EK 5-3-11 6

Høgskolen i Telemark

2

Grunnleggende innføring i vindkraft I 1802 foreslo Lord Kelvin å produsere elektrisitet ved hjelp av vindmøller. Men først i 1890 kom den første elektroniske vindmøllen i USA, og på begynnelsen av 1900-tallet kom verdens første vinddrevne fyrtårn i Calis i Frankrike. Dette fyrtårnet ble drevet av en vinddreven dynamo. Selve dynamoen ble patentert på 1850-tallet av en belgier ved navn Floris Nollet. I 1891 på Askov i Danmark begynte en fysiker ved navn Poul la Cour å eksperimentere med vindkraft til produksjon av elektrisk strøm. Resultatet av dette ble at det etter noen få år var blitt oppført ca 30 vindmøller i Danmark. I perioden 1880 til 1920 begynte man å produsere de første elektriske generatorene og tok i bruk vindmølleprinsippet på disse. Møllene hadde en effekt mellom 12 og 30 kW og hadde et vingespenn på omtrent 18 meter. I de 30 årene som fulgte begynte man å ta i bruk vindmøller for elektrifisering og batteriladning. De nye generatorene hadde en effekt på 1250 kW. Vingespennet på disse møllene varierte fra 6 til 53 meter. Rimelige priser på olje og gass hadde ført til en 20 år lang pause i videreutviklingen av bruk av vindkraft, men i perioden 1973 til 1985 fortsatte man å videreutvikle det klassiske designet på vindmøllene. I denne perioden begynte man også å designe og teste småskalamøller. Effekten ble økt til 3000 kW og vingespennet ble doblet, og var nå 100 meter. På midten av 1980-tallet og fram til midten av 1990-tallet ble små og mellomstore vindmøller tatt i bruk for mer kommersiell virksomhet, og kommersielle vindselskaper ble etablert. Man begynte også å utvikle storskalamøller som hadde en effekt på mer enn 1 MW. Utviklingen av vindparker begynte, og man installerte vindturbiner offshore. I løpet av de neste ti årene begynte masseproduksjon av vindturbiner og tilhørende komponenter, samtidig som de store energiselskapene også ble en del av vindindustrien.

2.3 Hvordan fungerer vindkraft

Vind er masse i bevegelse og har derfor et gitt energipotensial. Dette potensialet blir innen fysikken kalt kinetisk energi eller bevegelsesenergi. Kinetisk energi er gitt ved: , [J] hvor

m

= masse [kg] og

v

= vindhastigheten [m/s] (2-1) For å utnytte denne bevegelsesenergien bruker man store rotorer som får et moment av luften som flyter rundt rotorbladene. Formelen for hvor mye energi en rotor kan fange opp er gitt ved: (2-2) hvor = vindens effekt [W], = luftens massetetthet gitt i [kg/m 2 ],

v

= vindhastigheten gitt i,[m/s] og

r=

radius [m]. Som man kan se av (2-2), så er vindens hastighet oppgitt i tredje potens, det vil si at en fordobling av vindhastigheten gir åtte ganger mer effekt. EK 5-3-11 7

Høgskolen i Telemark

2

Grunnleggende innføring i vindkraft Det er ikke bare vindhastigheten som er viktig, men også rotorens utforming og vinkling mot vinden. Den tyske fysikeren Alfred Betz formulerte en lov i 1919 som beskriver virkningen som vinden har på en vindturbin. Han sa at den maksimale effekten som kan oppnås beregnes til å være 59,2 % av vindens tilgjengelige effekt. Denne loven gjør det mulig å beregne virkningsgraden til vindturbinen. Når bladene på vindturbinen blir truffet av vinden, senkes vindhastigheten på baksiden av rotoren. Det vil si at det blir avgitt bevegelsesenergi. Jo større endring av Figur 2-2 Oversikt over typisk effekt ved gitte vindhastigheter. vindhastigheten er, jo mer bevegelsesenergi kan bli tatt ut. Hvis man tenker seg at man vender turbinbladet 90° mot vinden, vil vindhastigheten bak rotoren være tilnærmet lik 0 og turbinen vil ikke omgjøre noe energi. Dersom man vender turbinbladet 180° mot vindretningen, vil endring av vindhastighet være tilnærmet lik 1 og heller ikke nå blir det omgjort noe energi. Beregninger viser at maksimal effekt vil bli oppnådd når vindhastigheten bak rotoren blir redusert til ca 2/3 av den opprinnelige vindhastigheten. En vindmølle kan i praksis utnytte ca 25 - 35 % av vindenergien som passerer rotorene. Men denne virkningsgraden blir redusert enda mer på grunn av tap i giret og generatoren. Når vindmøllen produserer på høyere eller lavere vindnivå enn et valgt nivå, synker virkningsgraden enda mer på grunn av den aerodynamiske utformingen av rotoren. Ved økende vind forsetter produksjonen på et nivå som tilsvarer vindturbinens dimensjonerte vindstyrke, se Figur 2-2. Ved en gitt vindstyrke, vanligvis ca 25 m/sek, bremses og låses vingene for å unngå skader på vindturbinen. Det å forsterke anlegget slik at det tåler høyere vindstyrker blir ofte vurdert som større kostnad enn verdien av den produksjonen de går glipp av. Rotorene kan justeres slik at vindturbinen oppnår maksimal produksjon, og sammen med en mekanisk bremseskive, sikre turbinen under ekstreme forhold. Det er i hovedsak tre systemer som brukes, passiv stallregulering, aktiv stallregulering og pitchregulering. Passiv stallregulering bruker kun turbinbladets aerodynamiske utforming til å styre hastigheten, dette skjer ved at løftet på bladet avtar med økt angrepsvinkel. Angrepsvinkelen øker med økt vindhastighet. Dette er for det meste brukt på små vindturbiner. Aktiv stallregulering går ut på det samme grunnprinsippet som passiv stallregulering, men her er det også mulig å vri bladene slik at en får høyere angrepsvinkel. Med pitchregulering er det mulig å vri bladene den andre veien, slik at en får en lavere angrepsvinkel. Fordelen med aktiv - og pitchregulering er at det gir i en mye større grad bedre styring på produksjonen, og bedre driftssikkerhet ved uvær. En rotor kan ikke alene produsere anvendelig energi. Derfor brukes det generatorer som omdanner den mekaniske energien fra rotoren til elektrisk energi. En generator opererer vanligvis med 1000 til 2000 rpm, mens turbinbladet roterer med en mye lavere hastighet. Derfor er det nødvendig med et gir mellom turbinakslingen og generatorakslingen. EK 5-3-11 8

Høgskolen i Telemark

2

Grunnleggende innføring i vindkraft Det er også mulig å bruke generatorer som opererer ved lavere rpm. Dette gjøres ved å ha generatorer med flere poler. Ulempen med dette er at disse generatorene har en mye større diameter, noe som ikke er optimalt siden generatoren skal passe inn i den slanke

nacellen

. Nacellen, eller maskinhuset, fungerer som et deksel for de indre delene som gir, generator og akslinger. Nacellen er montert på et tårn. Mellom tårnet og nacellen ligger det en mekanisme som kan snu nacellen mot vinden, slik at turbinbladene får best virkningsgrad. Tårnet blir ofte konstruert av stålrør og betong. I Norge er det vanlig å forankre tårnets fundament direkte ned i fjell. Dette gjøres ved å sette stag ned i forhåndsborede hull i fjellet. Deretter støpes det et betongfundament som man bruker til å feste tårnet i. Utenfor Norge er det mange forskjellige måter å feste tårnene på - alt etter de lokale grunnforholdene. Ved bunnen av tårnet har man ofte et rom som inneholder kontrollsystemet bestående av en eller flere datamaskiner som kan registrere, og logge data fra sensorer rundt på vindturbinen. Det er vanlig å koble kontrollsystemet opp mot et nettverk slik at vindturbinen kan fjernstyres fra et kontrollrom et annet sted. Figur 2-3: Enkel oversikt av en vindmølle og omliggende nettoppbygging. Normalt er vindturbinene i drift ved vindstyrker mellom 3 og 25 m/s. En vindturbin kan da produsere elektrisitet opp til 6000 av årets 8760 timer, med en effekt som varierer med vindstyrken. Vindturbinene har en maksimal effekt (merkeeffekt) som de kan benytte. Den tekniske vindkraftutviklingen har ført til større, mer stillegående og mer effektive turbiner med lavere drift- og produksjonskostnader. En stor vindturbin utvinner mer energi i et begrenset område, siden det kommer høyere opp hvor det blåser bedre. Driften av vindturbinen foregår automatisk ved hjelp av en data og overvåkes ved hjelp av en fjernkontroll. Når det blåser for mye, stilles bladene om slik at vinden slippes forbi og kraftverket ikke overbelastes. Dersom en feil oppdages når det blåser med enn 25 m/s eller når vinden er for svak, stenges vindturbinen ofte helt av. Hvis det blåser mindre enn 3-4 m/s, er det ikke nok vind til å drive turbinen. Det kreves tilgang til enten fast eller mobilt telefonnett for å kunne overvåke vindturbinen. Dataen retter også rotorakselen slik at den normalt står vinkelrett mot den aktuelle vindretningen. Den samler også inn en mengde data om driften, for eksempel hvilken effekt som genereres. Vindturbinen har en teknisk levetid på 20-25 år, men det brukes ofte en avskrivningsperiode på ca halvparten, altså 10-15 år. Etter avsluttet drift kan de demonteres uten å legge igjen store spor etter seg. Demonteringen gjøres på samme måte som monteringen, ved hjelp av en mobilkran. EK 5-3-11 9

Høgskolen i Telemark

3

Forutsetninger for vindkraft

3 FORUTSETNINGER FOR VINDKRAFT

Det finnes en rekke ulike forutsetninger for vindkraft. Den viktigste av disse er vindstyrken, det vil si at plassering av vindmøllene er et viktig tema, samt transportmuligheter og oppkobling til det elektriske nettet. Dette kapittelet er hovedsakelig basert på kilde [1], [2] og [23].

3.1 Vindforhold

Den årlige vindtilgangen på et sted blir ofte angitt som enten middelvinden i m/s eller som vindens energiinnhold i kWh/m 2 . Vindturbinen utvinner energi ved vindhastigheter på 4-25 m/s. Selve tilgangen på vind er den største faktoren for en vindturbins årlige kraftproduksjon. Vind er luft i bevegelse hvor hver m 3 har en masse på ca 1 kg. For å bestemme vindens energiforsyning eller gjennomsnittlig vindhastighet på forskjellige steder, kan man kartlegge vindens ressurser. For å få komplett informasjon er det vanlig å utføre vindmålinger. Vindmålinger er laget for å skaffe pålitelig data om vinden ved å beregne energiproduksjon, men også ved å gi informasjon om turbulens som påvirker belastninger og valg av turbin. Dersom observasjoner og modellberegninger ikke er like, er det ikke alltid modellberegningene som er feil. Årsaker for feil målinger kan være omkringliggende terreng, bygninger, trær, høyde og så videre. På vinteren kan det også skyldes frost og isdannelse på målere. De største variasjonene vindkraftteknisk sett, er de raske endringene i vindstyrke og retning. Disse forårsakes av turbulens og utsetter vindturbinene for mekanisk stress og forårsaker spenningsvariasjoner i det elektriske nettet.

3.2 Tekniske forutsetninger

Design:

Den tekniske utviklingen på området har ført til stadig større, mer stillegående og mer effektive vindturbiner med stadig lavere produksjons- og driftskostnader. Selve driften av vindturbinen håndteres automastisk av en datamaskin som overvåkes ved en overvåkningsstasjon. Når det blåser for mye, endres posisjonen på rotorbladene slik at vinden ”slippes forbi” og vindturbinen blir ikke overbelastet. Tårnets høyde er vanligvis omtrent størrelsen på rotordiameteren. Offshore blir ikke vinden bremset av vegetasjon eller andre hindringer, derfor har tårnene ofte lavere høyde offshore.

Områdebehov:

Oppsetting av en vindturbin er et relativt lite inngrep sammenlignet med tilhørende veier og rørledninger. Et gravitasjonsfundament for et 90 meter høyt tårn, kan være ca 20 meter i diameter. I tillegg til dette kommer en transformatorstasjon, som enten plasseres ved siden av EK 5-3-11 10

Høgskolen i Telemark

3

Forutsetninger for vindkraft tårnet eller bygges inn i vindturbinen. Via transformatorstasjonen koples vindturbinen til kraftledningsnettet. Aggregattomten må romme veg- og parkeringsplass. For at vindenergien skal utnyttes optimalt kreves det et betydelig større område rundt hver vindturbin enn det bebygde området. Når vindturbinen utvinner energi så bremses vinden opp. Vindturbinen må derfor stå på en viss avstand fra hverandre på grunn av ”skyggeeffekten” for at vinden skal rekke og ”hente seg inn igjen”. Områdebehovet for en vindkraftspark kan derfor beregnes til 0,1 til 0,2 km 2 per MW alt etter hvordan terrenget ser ut. På land trengs det 4-6 rotordiameters avstand mellom verkene, alt etter hvordan vindturbinene plasseres i forhold til hverandre, og vindretningen. Offshore brukes det ofte lengre avstand mellom turbinene, ettersom den lave turbulensen offshore gjør at det trengs en lengre strekning for å fylle på med tilsvarende luft.

Landskap:

Den kraftige utbyggingen av vindkraft som vi nå står ovenfor kommer til å medføre store forandringer for landskapet. En vindturbin trenger å stå vindeksponert, og gjerne høyt plassert. Vindkraftparker innebærer et helt nytt landskap, men også mindre grupper og enslige vindturbiner utgjør tydelige objekter i landskapet. De skaper en kontrast med sin farge og form mot bakgrunnen, og tiltrekker seg lett oppmerksomhet med sine roterende blader. Vindturbinen er ganske store i forhold til resten av landskapet. I et lokalt perspektiv kan vindturbinene påvirke det biologiske mangfoldet for eksempel under byggetiden og gjennom ledninger og veier. Fugler og flaggermus risikerer å kollidere med verkene, og visse fuglearter kan slutte å lete etter mat, hvile eller hekke nær vindturbinen. Vindturbinene kan også påvirke det kulturhistoriske mangfoldet, for eksempel dersom arkeologiske minner og kulturminner må fjernes. Vindturbinenes støy, skygger og lysendringer kan påvirke menneskenes opplevelse av landskapet og dermed også landskapets attraktivitet. Dette får ikke bare konsekvenser for menneskenes livsmiljø, men også for landskapets verdi for lokal og regional tilvekst.

Transport:

Gode veiforbindelser hører også til de tekniske og økonomiske forutsetningene for å bygge en vindturbin. Transport av ulike typer vindturbiner stiller krav til veikvaliteten. Normalt holder det med en grusvei i normal tilstand. Skogs- og traktorveier må ofte rettes ut, forsterkes, og utvides i bredden. Transport for bygging av fundament skjer med lastebil, gravemaskin og mobilkran. Maskinhus, nav og blad leveres på lastebil og reises ved hjelp av en stor mobilkran. Tårnet transporteres ofte i seksjoner. Alle vindkraftsprosjekt har ulike forutsetninger og ulike transportbehov, noe som gjør det vanskelig å angi generelle krav. Når man bygger vindkraftsanlegg offshore transporteres fundament og konstruksjon med båt fra fabrikken til det aktuelle stedet. Om den tiltenkte lokasjonen ligger langt borte fra utskipshavna skjer transporten på større fartøy som kan ta mange konstruksjoner av gangen til en stor havn i nærheten av lokaliseringsplassen. Konstruksjonene lastes der om til montasjefartøy eller en flytende kran for montering. Montasjefartøy og mudringsfartøy trenger tilgang til en havn å gå inn i dersom det er dårlig vær. Under byggetiden trengs det plass på land til avdelingskontor, personalrom og lignende ved havna. Ved bygging av større konstruksjoner på land kan det være behov for at transporten fra leverandøren skjer til nærmeste havn og derfra videre med lastebil. EK 5-3-11 11

Høgskolen i Telemark

3

Forutsetninger for vindkraft

Elektrisk nett:

En vindturbin er avhengig å kunne knytte seg opp til et elektrisk nett for å få levert den produserte energien til forbrukeren. For å knytte en vindturbin til et elektrisk nett, trengs det intern kabling i kraftverket. Det legges da jordkabler mellom turbinene. Disse kablene samles i en transformator. Her heves spenningen til ønsket nivå i forhold til kraftlinjen. I Norge har vi tre hovednett. Sentralnett, regionalnett og lokalnett. Av disse er det sentralnettet som har høyest spenningsnivå, det er i hovedsak enten 300 kV eller 420 kV. Grunnen til det høye spenningsnivået er at den elektriske energien gjerne skal fraktes over lange avstander. Ved høyt spenningsnivå er energitapet på nettet lavere. Dette skyldes formelen (3-1) hvor

I

er strøm i ampere [A] og

R

er den ohmske motstanden [Ω]. Siden strømmen (I) er i andre potens er det lønnsomt å redusere strømstyrken mest mulig. Ved å øke spenningen holdes effekten høy, grunnet effektformelen (3-2) hvor

U

er spenning [V] og

I

er strøm [A]. Regionalnettet derimot har stort sett et spenningsnivå på 66 og 132 kV. Regionalnettet transporterer ofte elektrisiteten fra sentralnettet og til det lokale distribusjonsnettet. Deretter transporterer lokalnettet elektrisiteten inn til husstanden. For at kraften skal kunne fordeles mellom de ulike nettene, så må strømmen gradvis nedtransformeres. Dette gjøres i transformatorstasjoner som forbinder de forskjellige nettene.

3.3 Ulykker og sikkerhet

Når man på et allment plan diskuterer sikkerhetsspørsmål i forhold til vindturbiner, anser man vanligvis risikoen i at deler eller hard snø og is skal falle ned. I en nederlandsk studie har man beregnet sannsynlighet for at en vindturbin, uansett aggregatstørrelse, skal miste bladdeler. Studien viser at det er 95 % sannsynlighet at 1 av 4000 vindturbiner på ett år skal miste noen bladdeler. Ulykker med personskader har så langt handlet om sikkerhetsvaiere som har løsnet, klemskader og fall. Nedising og risiko for iskast bedømmes til å være den mest betydelige sikkerhetsrisikoen. Nedising opptrer i kalde klimaer og store høyder, men kan også inntreffe ved spesielle værforhold, som for eksempel tåke eller høy luftfuktighet etterfulgt av frost og underkjølt regn. For å minimere risikoen for at allmennheten og eiendom skal komme til skade er det fornuftig at det finnes en risikoavstand mellom en vindturbin og plasser hvor folk ferdes. Innenfor arbeidsmiljøområdet har den britiske vindenergiforeningen utarbeidet ”Health and Safety EK 5-3-11 12

Høgskolen i Telemark

3

Forutsetninger for vindkraft Guidelines”. De britiske anbefalingene inkluderer både landbasert og havbasert vindkraft. Forhold som er spesifikke for kaldt klima, slik som iskast, er ikke et tema i disse retningslinjene. I et EU forskningsprogram (WECO) om vindkraftproduksjon i kaldt klima, har man tatt en risikoavstand i forhold til iskast. Beregningsmetoden gir høyeste risikoavstand på ca 350 meter ved en maksimal vindhastighet på 25 m/s, som ligger under de anbefalte verdiene for avstand på grunn av støy. Risikovurderinger bør gjøres lokalt ut i fra de nedisingsforholdene som kan forventes på det aktuelle stedet, hvor ofte mennesker planlegger å være ved verket og om det finnes eiendom i nærheten som er spesielt følsom for skader. Som grunnlag for en vindkraftsetablering bør det også gjøres en vurdering om forventet nedising av plassen. Med hensyn til at mennesker kan bevege seg på vindkraftområder hvor det finnes risiko for isdannelse må anlegget sikres på en slik måte at risikoen for iskast minimeres. Det kan gjøres gjennom å forebygge at isdannelsen skjer eller gjennom å plassere issensorer på konstruksjonen, som kan stanse driften dersom det har oppstått isbelegg eller det finnes en risiko for det. Is kan fjernes ved hjelp av avisingssystemer på konstruksjonen eller så kan værforhold føre til at isen løsner naturlig. For å minske risikoen for ulykker på grunn av iskast, kan et lyd- og lyssignal advare når verket startes opp. Risikoen for å treffes av is kan også minskes kraftig ved at besøkere nærmere seg anlegget fra medvindssiden. Det er i allmennhet bra å ha skilter som informerer mennesker som beveger seg i nærheten av vindturbinene om anbefalt sikkerhetsavstand og eventuelle utsatte risikosoner. Vindturbinens bevegelige deler og høyde innebærer store krav om sikkerhetssystem og lynavledere. De må ha informasjons- og signalsystemer som gjør at fly og sjøfart kan unngå dem. På kommersielle vindturbiner finnes det systemer som automatisk stenger verket ved vindstyrker rundt 24-25 m/s. Større verk utrustes også med lynavledere. For at man skal kunne opprettholde et bra sikkerhetsnivå, trengs det regelmessig service og vedlikehold i henhold til produsentens anbefalinger. Dersom dette ikke gjennomføres kan det oppstå farlige situasjoner.

3.4 Lyd og skygge

Lyd fra vindturbiner kan deles inn i to typer; mekanisk lyd fra girkasse, generator og aerodynamisk lyd fra vingene. Mekanisk lyd er sjelden noe problem på grunn av tekniske forbedringer. Den dominerende delen av lyden fra en vindturbin er aerodynamisk, og kommer av bladene som skjærer gjennom lufta. Lyden kan beskrives som en brus, hvor det mest fremtredende frekvensområdet er 63-4000 Hz. Fysikalsk har lyden store likheter med den lyden som lages av vinden i ulik vegetasjon. Bakgrunnslyd kan i visse tilfeller skjule lyden fra vindturbinen. Lydnivået avtar med avstanden fra kraftverket. Dette henger sammen med at lydenergien fordeles over et større område. Lydutbredingen påvirkes også av de metrologiske forholdene, først og fremst vindforhold og temperatur. I tillegg påvirkes lyden av bakken, siden bakken er med på å dempe lyden. Vann er akustisk sett hardere, noe som innebærer at lydbølgene reflekteres effektivt og dempingen blir mindre over hav enn over land. Lydabsorbering i luften påvirkes av frekvens, fuktighet og temperatur på en kompleks måte. Vindturbiner gir opphav til en roterende skygge som beveger seg kjapt og kan skape irritasjon. Bevegelige skygger på en vegg innendørs, eller i et rom, kan over tid gi stressreaksjoner. Sollys som reflekteres i rotorbladene, kan være meget forstyrrende og synes på lang vei. Dette problemet skal forebygges og skal ikke oppstå i dag. Den enkleste måten å unngå forstyrrende EK 5-3-11 13

Høgskolen i Telemark

3

Forutsetninger for vindkraft skygger er å plassere anleggene i retninger og på avstand som ikke gir forstyrringer. Der skyggeproblemer kan opptre er det lurt at vindkraftsanleggene utrustes med avkoplingsautomatikk. Vindturbiner har i dag avanserte styrings- og reguleringssystemer, og det finnes program og komponenter som gjør det mulig å styre og begrense skyggeutbreding. De potensielle forstyrrelsesperiodene kan regnes ut, og verkene kan stoppes automatisk på disse tidene. Vindkraftanlegget kan utrustes med lysreleer som stenger av anlegget når sola skinner. Det er også mulig å programmere markiser til de vinduene som skygges. Utformingen av bygningen og utemiljøet har også betydning for hvordan skyggene oppleves.

3.5 Energibalanse

Ved vurdering av et produkt eller produksjonens miljøeffekt er det viktig å se på produktets miljøpåvirkning gjennom hele produktets livsløp. Når det gjelder vindmøller, og elektriske produksjonsanlegg generelt, er produktets energibalanse et av de vesentlige elementer i en slik analyse. Med energibalanse menes en samlet vurdering av forholdet mellom energiforbruk og energiytelse sett over produktets samlede levetid. Det at vindmøller energimessig kan tjene seg selv inn på relativt kort tid er dokumentert gjennom en lang rekke forskjellige analyser. LCA er et verktøy til å foreta en samlet miljøvurdering. For de fleste elektriske produksjonsanlegg er det relevant å se på en oppdeling i en rekke livssyklusfaser. I tillegg kan utledningen av forskjellige miljøskadelige stoffer vurderes i hver av disse fasene, og dermed kan man sammenligne de forskjellige produksjonsformers påvirkning på miljøet. For vindmøller er de relevante fasene: Konstruksjon, transport, oppstilling av møllen, drift og nedtagning. Omkring 80 % av miljøpåvirkningen ved vindkraftproduksjonen kommer fra konstruksjonsfasen. En stor del av materialene i brukte vindmøller kan gjenbrukes og eksempelvis er det mulig å gjenbruke glassfiberen fra møllevingene eller nyttiggjøre deler av materialet i forbrenningsanlegg. De vesentlige miljøeffektene fra mange andre produksjonsanlegg stammer fra driftfasen. Her er det de anvendte typene med brensel som har den største innflytelsen på miljøet. Drivhuseffekt og partikler er velkjente miljøeffekter som følge av luftforurensing. Ulike internasjonale LCAer har vurdert miljøpåvirkningen fra forskjellige typer av elektriske produksjonsteknologier, herunder både landbaserte og offshore vindmøller. Resultatene viser at forskjellige produksjonsteknologier har forskjellige miljøeffekter. Miljøpåvirkningen fra elektrisitets produksjon med vindmøller er mye mindre enn andre produksjonsformer.

3.6 Klima

I jordens indre er det svært varmt. Noen få kilometer ute i rommet derimot, er det iskaldt. Rundt jorden er den en tynn hinne som sørger for at temperaturen på jorden er slik at planter, dyr og mennesker kan leve der. Dette skyldes den naturlige drivhuseffekten. Hadde ikke denne eksistert, ville jorden vært en isklump. Men vi mennesker forsterker den naturlige drivhuseffekten. Dette fører til at jorden langsomt blir varmere. Vi brenner kull, olje og naturgass i et tempo som gjør EK 5-3-11 14

Høgskolen i Telemark

3

Forutsetninger for vindkraft det vanskelig for naturen å følge med. Når dette brenner, dannes det CO 2 . Dette skjer også når tre, halm og annen biomasse brennes. Men mengden av CO 2 i atmosfæren økes ikke når denne typen biomasse brennes. Ved avbrenning frigjøres nemlig kun den mengden karbondioksid som er tatt opp fra atmosfæren ved dannelsen av biomassen. Det vil si, dersom skog ryddes uten at det plantes nye trær, vil resultatet bli en forøkelse av CO 2 -innholdet i atmosfæren. Siden industrialiseringen på 1800-tallet har innholdet med CO slippes det ut ca 15 ganger mer CO 2 2 steget med 40 %. Utledningen av andre drivhusgasser, slik som for eksempel metan og KFK-gasser (Klor, fluor og karbon) har økt. I dag i atmosfæren enn det ble gjort for 100 år siden. Når vindmøller leverer 1 kWh til elnettet har det ikke blitt produsert noe CO ville ført til dannelsen av 784 gram CO 2 . 2 . Dersom den samme mengden elektrisitet var produsert ved et kullkraftverk ville det brukt ca 338 gram kull. Dette Vindturbiner bruker ikke fossile energikilder, og produserer verken CO 2 eller har andre gassutslipp. Det finnes heller ingen giftige eller skadelige materialer relatert til kraftverkene. Den ubetydelige mengden av hydrauliske, isolerende og smørende oljer og væsker som brukes av vindturbinene er usannsynlige at vil føre til noen betydelig form for forurensing. EK 5-3-11 15

Høgskolen i Telemark

4

Planlegging, drifting og vedlikehold

4 PLANLEGGING, DRIFTING OG VEDLIKEHOLD

Det er mange ting som må være på plass før man kan starte utbygging av vindturbiner. Før man kan begynne å planlegge må det sendes inn en konsesjonssøknad til NVE. Dette er en møysommelig prosess som går over flere år, før utbyggingen endelig kan starte. I dette kapittelet vil konsesjonsprosessen stå sentralt samt aktuelle lover og regler.

4.1 Konsesjonsprosessen

For å kunne starte utbygging av en vindturbin, må man søke konsesjon fra NVE. Selve konsesjonsprosessen kan deles inn i 14 deler som vil bli beskrevet nedenfor. En normal saksgang vil ta mellom to til seks år. Konsesjon gir ikke automatisk rett til ekspropriasjon, men gir grunnlag for å kunne søke om dette. Kilden til dette delkapittelet er [16].

Mulige områder identifiseres:

Først må utbyggeren (konsesjonssøkeren) identifisere ønskelig utbyggingsområde. Utbyggeren må sjekke opp vindforholdene på det aktuelle stedet, hvor sterk og stabil er vinden? Videre må miljøforholdene, nettforholdene, planstatus samt byggefasens infrastruktur også sjekkes opp. Disse forholdene er nærmere beskrevet under forutsetninger i kapittel 3.

Innleding av lokal dialog:

Deretter er det å anbefale at utbygger starter en dialog med de som vil bli direkte berørt dersom prosjektet gjennomføres, i tillegg til den lokale myndigheten. Dette er for eksempel grunneiere og berørte nettselskaper samt kommunen.

Formell melding må sendes til NVE:

Utbygger må sende ”Melding med forslag til utredningsprogram” til NVE. Denne meldingen skal omfatte et utkast til konsekvensutredning. Konsekvensutredningen skal inneholde alle relevante forhold som utbygger er kjent med til nå, samt forslag om hvilke utredninger som bør gjennomføres for å gi et godt beslutningsgrunnlag i resten av konsesjonsprosessen.

Høring:

Etter at NVE har mottatt melding, må saken sendes til høring hos alle berørte parter og myndigheter. Det arrangeres også et lokalt informasjonsmøte. Høringsperioden er på ca tre måneder, og etter denne behandler NVE søknaden samt alle innspill, før det endelige konsekvensutredningsprogrammet fastsettes. Dette gjøres også av NVE.

Utredning starter:

Det må gjennomføres vindmålinger, vindanalyser og en teknisk grovplanlegging. Utredningen gjøres i tråd med det utredningsprogrammet som NVE har godkjent og utføres av uavhengige fagkonsulenter og spesialister.

Lokal dialog:

En løpende lokal dialog er viktig og kan gi nyttige innspill til videre planlegging. Det er ikke et krav om flere møter, men det er fornuftig å opprettholde en god dialog med alle berørte parter. EK 5-3-11 16

Høgskolen i Telemark

4

Planlegging, drifting og vedlikehold

Planene justeres:

Etter diverse innspill er det ikke uvanlig at både tekniske planer og planområdet justeres.

Konsesjonssøknad sendes:

Etter å ha gjennomført ovennevnte punkter, utarbeider utbyggeren konsesjonssøknaden som sammen med konsekvensutredningen sendes til NVE.

Ny høring:

Konsesjonssøknaden må deretter sendes ut på høring, og det må arrangeres lokalt møte. Dersom det dukker opp mangler i utredningene under høringene kan NVE pålegge Statkraft å gjennomføre tilleggsutredninger

Tematisk konfliktvurdering:

Temaene som er gjenstand for konfliktvurdering er miljø og kulturminner, reindrift og Forsvaret. Informasjon om mulige konflikter mellom for eksempel planlagte vindturbiner og ovennevnte, skal systematiseres og kategoriseres.

Reguleringsplanarbeid:

I samarbeid med kommunen utarbeides et forslag til reguleringsplan. Denne reguleringsplanen sendes til kommunen for politisk behandling og vedtak.

Konsesjonsspørsmålet avgjøres:

NVE tar sin endelige avgjørelse basert på en rekke punkter. Noen forhold og ressurser må være utredet. Dette gjelder for eksempel vindforhold, nettforhold, infrastruktur, bebyggelse, vernede områder og kulturminner. Ut i fra dette blir konsesjonen enten tildelt eller avslått.

Utbyggingsavtaler inngås:

Utbygger må forhandle med private grunneiere, berørte nettselskaper og kommunen for å nevne noen.

Utbyggingen forbedres:

Mer detaljert teknisk planlegging gjennomføres, tilbud innhentes fra leverandører og byggefirmaer.

4.2 Lover og forskrifter

Utbygger må innhente nødvendig grunn og rettigheter. Dette kan enten skje gjennom minnelige avtaler eller ekspropriasjon (oreigning). Oreigningsinngrep er når eiendomsretten til fast eiendom blir tatt med tvang, eller når bruksrett, servitutt eller annen rett til, i eller over fast eiendom blir tatt. I følge § 2 i lov om oreigning kan oreigningsinngrep settes i verk mot vederlag etter skjønn så lenge det trengs til vindturbiner. [10] EK 5-3-11 17

Høgskolen i Telemark

4

Planlegging, drifting og vedlikehold Lov om fornybar energiproduksjon til havs gjelder for utnytting av fornybare energiressurser offshore, i samsvar med samfunnsmessige målsetninger, og for at energianlegg blir planlagte, bygd og disponert slik at hensynet til energiforsyning, miljø, trygghet, næringsvirksomhet og andre interesser blir ivaretatt. Dette er den eneste loven som gjelder offshore vindkraft. [7] Energiloven skal sikre at produksjon, omforming, overføring, omsetning, fordeling og bruk av energi foregår på en samfunnsmessig rasjonell måte, samt at det skal sørges for at det tas hensyn til både almenne og private interesser som blir berørt. Videre står det i energiloven at slike anlegg med høy spenning, altså 1000 V eller mer, verken kan bygges eller drives uten konsesjon. Det finnes også en rekke forskrifter til energiloven som må tas hensyn til. [5] og [12]. Videre står plan og bygningsloven sentralt. Den skal sørge for bærekraftig utvikling til det beste for alle parter og for fremtiden. [11] Forskrift om konsekvensutredninger omhandler at det må utarbeides melding og konsekvensutredning, som nevnt i foregående delkapittel om konsesjonsprosessen. Det må også tas hensyn til forurensningsloven, lov om kulturminner og naturmangfoldloven. [8], [9] og [13].

4.3 Utbyggere

I dette delkapittelet gjennomgås et lite utvalg av noen av de sentrale norske selskapene som satser på vindkraft.

Statkraft SF

: Statkraft er Norges største kraftselskap, med hele 35 % av landets kraftproduksjon. Statkraft har opparbeidet seg god kompetanse innen kraftproduksjon, og har i dag 160 vannkraftverk, seks fjernvarmeanlegg, tre vindparker og ett gasskraftverk i Norge. Som til sammen forsyner ca 600 000 kunder med varme og strøm. Statkraft holder til på hovedkontoret i Oslo, og på regionkontorer i Sauda i Rogaland, Narvik i Nordland, Gaupne i Sogn of Fjordane og Dalen i Telemark. Statkraft har også en rekke datterselskap: Skagerak Energi, SN Power, Fjordkraft, Småkraft og SAE Vind, og store eierandeler i BKK og Agder Energi. Statkraft bruker store ressurser på forskning og utvikling rundt fagområdene vannkraft, vindkraft og bioenergi. Tanken bak dette er å være det ledende fornybare energiselskapet i Europa, og drivkraft for videre utvikling av fornybar energi i Norge. [18]

NTE:

Nord-Trøndelag Elektrisitetsverk Holding AS er et av landets største e-verk. Hovedvirksomhetene er energiproduksjon og omsetning, nett og elektroentreprise. NTE ble etablert av Nord-Trøndelag fylkeskommune i 1919. Bedriften har utviklet seg gjennom utbygging av vannkraft, ved kjøp av mindre kommunale elektrisitetsverk, og at nye forrentningsområder er blitt etablert. NTE eies av Nord-Trøndelag fylkeskommune, men er organisert som et underkonsern av Nord Trøndelag Elektrisitetsverk Holding AS. Selskapet har hovedkontoret plassert i Steinkjer, men EK 5-3-11 18

Høgskolen i Telemark

4

Planlegging, drifting og vedlikehold har også en rekke butikker, produksjonsanlegg og installasjonsavdelinger i hele Nord-Trøndelag fylke, samt en installasjonsavdeling i Trondheim. Konsernet har til sammen ca 1000 ansatte, og en årlig omsetning på nær 3 milliarder kroner. [15]

TrønderEnergi:

TrønderEnergi er et energikonsern basert i Midt-Norge, med tolv datterselskap spredt ut på foretningsområdene: energi, nett, marked og tjenester, IKT, og investering og vekst. TrønderEnergi har som målsetting å bli et av de ledende energi- og industriselskapene i Midt Norge. Per dags dato drifter TrønderEnergi to vindparker, Bessakerfjellet, og Valsneset. De har søkt om konsesjon til Engvik og Krokstad vindpark. Samt søkt sammen med Nord-Trøndelag Elektrisitetsverk Holding AS om konsesjon for Frøya vindkraftverk, og tilhørende 132kV nettilknytning mot Orkdal. I tillegg til disse vindkraftparkene har TrønderEnergi 20 vannkraftstasjoner plassert rundt i Midt-Norge. [22]

Lyse Produksjon AS:

Lyse Produksjon AS er et av datterselskapene til Lyse Energi AS. Lyse Produksjon eier 12 kraftverk i Sør-Rogaland, og er ansvarlig for drift og vedlikehold til disse. Sirka 35 % av selskapets totale krafttilgang kommer fra disse 12 kraftstasjonene, resten kommer fra de deleide kraftselskapene: Sira-Kvina kraftselskap, Ulla-Førre og Jorpeland Kraft AS, med de respektive eierandelene 41,1 %, 18,0 % og 66,7 %. Selskapet ser på mulige prosjekter som kan øke produksjonen av vannkraft, og vindkraft både til land og offshore. Lyse Produksjon AS har sett at vindkraft kan bli en av de viktigste nye kildene til fornybar kraft i Norge, og ønsker derfor å sikre seg tilgang på områder offshore. [14]

4.4 Økonomi

På lik linje med det meste, er det ikke gratis å bygge vindkraft. Det påløper seg både investeringskostnader, driftskostnader og vedlikeholdskostnader for å nevne noen. I dette delkapittelet vil det økonomiske aspektet belyses både i form av kostnader, samfunnsøkonomi og gjenoppretting av investeringene. Dette delkapittelet er i hovedsak basert på kilde [3].

Kostnader:

Den innledende investeringen som kreves til mikro, små og store vindturbiner samt vindparker er veldig forskjellige. En mikro vindturbin for standard batteriladning eller seilbåter koster ett par tusen kroner, mens en fornuftig stor vindfarm, for eksempel 20 megaturbiner, vil koste 120 millioner kroner eller mer. Kostnad varierer også med plassering, systemtype og på elementer som infrastruktur og høyspentlinjer. Små vindsystemer på 1 kW vil koste mellom 15.000 og 18.000 kroner. Priser mellom 120.000 og 150.000 kroner er vanlige for 7,5 kW turbiner, mens en 10 kW turbin koster ca 180.000 kroner. Disse anslagsprisene tar høyde for turbinen, komponenter (mast, frekvensomformere, batterilagring med mer) og installasjon. EK 5-3-11 19

Høgskolen i Telemark

4

Planlegging, drifting og vedlikehold Mikrovindsystemer er billige enheter, men kostnaden på litt mer krevende systemer som er koblet til batterilagring (opp til 1kW) kan koste inntil 20.000 kroner. Store vindturbiner ligger i MW-klassen, hvor kostnadsoptimal årlig energiproduksjon for eksempelvis en 1 MW vindturbin ligger på ca 0,0027 TWh, (= 2 700 000 kWh – tilsvarende samlet energibehov til ca 110 eneboliger). Økonomien i et slikt kraftverk, tilsvarer i Norge en energipris om lag 10-15 øre/kWh over markedspris for elektrisitet, hvilket er litt for høyt til at mange planlagte installasjoner blir realisert. Staten bidro i 2008 med et tilskudd på 8 øre/levert kWh. Vindparker er kostbare prosjekter. For en typisk 1,5 MW turbin ligger kostnadene på rundt 6 millioner kroner. Og siden vindparker har flere turbiner, er det vanlig med investeringer på over 120 millioner kroner. Frittstående systemer er ofte dyrere enn nettilknyttede systemer hvis høyspenningslinjen er ganske nærme turbinen. Da kan det være forskjeller på mellom 15 og 30.000 kroner på disse prosjektene. Så langt koster offshore vindenergi mer å bygge enn onshore. På grunn av fundament og ekstra transport- og installasjonskostnader kan kapitalkostnaden være 30-50 % høyere. Prisene har steget betraktelig innen denne sektoren de siste årene på grunn av høyere materialkostnader og stor utbyggingsaktivitet. Da danskene bygget de første offshore vindturbinene i 2002-2003, lå investeringskostnaden på 1 mill euro/kW, mens anlegg som ble bygget i 2008 lå på 4-5 mill euro/kW. Offshore vindkraft er per i dag avhengig av offentlig støtte for å bli lønnsom. Men siden offshorevind er mer effektivt, vil den ekstra investeringen delvis motvirkes av høyere produktivitet. Dessuten kan forbedret offshoreteknologi bidra til å minske gapet mellom de opprinnelige investeringene. Prisene forventes å falle betydelig på offshoreinstallasjoner og teknologi.

Gjenoppretting av investeringene:

Inntjening av investeringen på små bolig turbiner kan gjøres på 10 – 15 år. Konkurranseevnen av en liten boligturbin – eller tilbakebetalingen av den opprinnelige investeringen - avhenger av elementer som vindressurser, skattefradrag eller om det er ett frittstående eller et nettverkstilkoblet system.

I et studie utført i England, med et 15 kW vindsystem, kom det fram at tilbakebetalingen var 13 år for frittstående system og 11 år for nettverkstilkoblede systemer. Den opprinnelige kostnaden var 425.000 kroner for det frittståendesystemet og 360.000 kroner for det nettverkstilkoblede systemet. Den årlige effekten var 5.625 kWh/måned, nok til å dekke behovet for 5 til 10 eneboliger.

Samfunnsøkonomi:

Samfunnsøkonomisk er vindkraft en av de mest fordelaktige energikildene. Billigst mulig elektrisitet har alltid vært en sentral oppgave for den elektriske forsyningen. Følgende tre elementer fremstår nå som grunnleggende krav til god elektrisk produksjon. EK 5-3-11 20

Høgskolen i Telemark Billigst mulig elektrisitet

4

Planlegging, drifting og vedlikehold Forsyningssikkerhet Miljøhensyn Figur 4-1: Illustrasjon av de tre elementene som er grunnleggende krav til god elektrisk produksjon .

Norge er i dag selvforsynende med energi. Vi har olje og gass, stor tilgang på vannkraft og bygger stadig ut mer vindkraft. Men oljen og gassen vil en dag ta slutt, og disse forholdene fører til stadig større usikkerhet for fremtidig forsyningssikkerhet. Når man ser på situasjonen i dette fremtidsperspektivet er det samfunnsøkonomisk fornuftig å planlegge for størst mulig produksjon på basis av vedvarende energi. Derfor må det bygges ut mer vindkraft og vannkraft. Forsyningssikkerhet er verdt sin vekt i gull for forbrukerne og samfunnsøkonomien, men det er vanskelig å fastslå verdien som et eksakt beløp per kWh. Det elektriske markedet kan ikke sikre langsiktig forsyningssikkerhet. Graden av ønsket forsyningssikkerhet kan kun brukes politisk, for eksempel ved lovgivning om markedsrammer.

4.5 Drifting og vedlikehold

Forsvarlig forvaltning av driften til vindmøllene er kritisk for avkastningen fra vindparkinvesteringen. I motsetning til tradisjonell kraftproduksjon ligger drift og vedlikehold ofte hos en tredje part. Dette gjelder særlig med tanke på at mange vindparkeiere er investeringskonsortier som har ingen intensjon om å ta en ”hands on”-tilnærming til driften av vindparken. Selv om det brukes moderne datasystemer betyr det ikke at det ikke er nødvendig med fulltids tilstedeværelse, det fortsatt viktig med regelmessig og grundig inspeksjon av vindparken. Dette inkluderer inspeksjon av porter, gjerder, sportilgang, skilting, master og den elektriske infrastrukturen. Når fasilitetene krever reparasjon eller vedlikehold er det operasjonssjefen som må organisere arbeidet, sikre tilfredsstillende gjennomføring samt sertifisere resulterende fakturaer. Inspeksjon av vindmøller bør gjennomføres på en regelmessig basis, vanligvis hver tredje måned. En unormal lyd eller ukjente lukter kan gi avslørende tegn på at noe er galt med det EK 5-3-11 21

Høgskolen i Telemark

4

Planlegging, drifting og vedlikehold elektriske anlegget. Maskinhuset bør kontrolleres nøye for oljelekkasjer eller andre indikatorer som kan antyde et eventuelt problem. Ikke-planlagte reparasjoner og vedlikehold må utføres raskt og i tider med lite vind for å minimere tap av produksjon. Maksimum responstid for diagnose og reparasjon må være fastsatt i servicekontrakten. De fleste ulykker eller havarier av turbiner forekommer i sterk vind, noe som betyr at hver % av tap i tilgjengeligheten kan bety et betydelig høyere tap i produksjonen. [24]. EK 5-3-11 22

Høgskolen i Telemark

5

Onshore og offshore vindkraft

5 ONSHORE OG OFFSHORE VINDKRAFT

Vindkraft kan benyttes både onshore og offshore. Dette kapittelet vil ta for seg disse to mulighetene, likeheter og forskjeller ved dem, samt bruksområder og litt om økonomi. I tillegg blir to pilotprosjekter for offshore vindkraft kort presentert. [19], [20] og [ 21].

5.1 Onshore vindkraft

Onshore vindkraft representerer mer enn 10 % av den brukte elektrisiteten i enkelte deler av Danmark, Spania, Tyskland og Sverige. Mesteparten av elektrisiteten produseres av store turbiner. Vindparker onshore er ofte et subjekt for restriksjoner og klager, klager basert på deres negative visuelle innvirkning eller støy.

Onshore vindkraft har en del fordeler fremfor offshore vindkraft. De har et billigere fundament, billigere å integrere inn i det elektriske nettet, samt at det er billigere å installere og man har lettere tilgang for operativ bruk og vedlikehold. I tillegg dekker små og minivindturbiner et behov og en rekke mål som offshore vindparker ikke kan dekke.

Vindmøller på opp til 1 m 2 i rotorareal kalles ofte for mikromøller og vindmøller mellom 1 og 5 m 2 betegnes ofte som minimøller

.

En husstandsmølle er en mølle som oppføres i tilknytning til frittliggende eiendom, og hvor primærfunksjonen er å levere energi til eiendommens eget forbruk, enten som elektrisitet eller som varmt vann.

Det er i dag vanlig å samle nettilknyttede vindturbiner i vindparker. Verdens største vindpark er Roscoe i Texas. Den har 627 vindturbiner fordelt over 40 500 hektar land. Samlet installert kapasitet i vindparken er 782 MW og vindturbinene forsyner over 200 000 husholdninger med strøm. Vindparken ble ferdigstilt i 2009.

5.2 Offshore vindkraft

Trenden viser til en voksende viktighet av offshore vindenergi. De fleste av de høyeste målingene for produksjon av fornybar energi kommer fra offshore vindsystemer. Det er mer vind offshore enn på landjorden. En vindmølle langt fra kysten kan produserer ca 50 % flere kWh enn det en tilsvarende mølle på en middelsgod landplassering kan gjøre. På grunn av mindre turbulens er vinden på havet mer stabil enn på land. Dette betyr at selv om havmøllene produserer mer, blir de mindre belastet enn onshore møller. De store utfordringene med offshore vindkraft er knyttet til installasjon, nettilknytning, fundamentering og drift og vedlikehold. For vindturbiner offshore er fundamenteringen mer komplisert og kostbar enn for landbaserte vindturbiner. På grunt vann er det hovedsakelig tre fundamenteringsmetoder: Enkeltpåle, senkekasse i stål eller betong og trefotsfundament.  Enkeltpålen består av et stålrør som presses ned i havbunnen. EK 5-3-11 23

Høgskolen i Telemark

5

Onshore og offshore vindkraft   Senkekasse er et fundament som består av et rør som plasseres vertikalt på en boks i stål eller betong på havbunnen. Teknologien til

trefotsfundament

kommer fra offshoreplattformer. Fra et stålrør midt under tårnet går det gitterstenger til konstruksjonens tre føtter. Føttene er slått ned i bunnen. Det utvikles også teknologier for forankrede, flytende vindturbiner som kan installeres på større havdyp. Noen av disse prøveprosjektene beskrives under. Som nevnt i kapittel 4.4 ligger investeringskostnadene offshore betydelig høyere enn for landbaserte anlegg. Kapitalkostnadene for bunnfaste anlegg kan bli dobbelt så høye, og driftskostnadene 3-5 ganger så høye som for landbaserte anlegg.

5.3 Ulike prosjekter

I dette delkapittelet vil man få nærmere kjennskap til SWAY og HyWind som er to offshore pilotprosjekter i Norge.

SWAY:

På Øygarden i Hordaland har et norsk selskap ved navn SWAY utviklet en teknologi for en flytende offshore vindturbin. Denne turbinen skal ha en effekt på 10 MW, og rotordiameter på 145 meter. Prosjektet har fått konsesjon fra NVE til å bygge en testturbin på land, nærmere bestemt industriområdet til Naturgassparken AS i Øygarden kommune, og en flytende prototype utenfor Karmøy. Enova har tildelt SWAY 137 millioner i støtte til gjennomføring av prosjektet. Prosjektet satser på markedet for offshore kraftproduksjon fra vindmøller på dypt vann 80-400 meter, 50-60 km fra kysten. SWAY-teknologien er basert på et flytende tårn som står oppreist i vannet. Tårnet er fylt med ballast i den nedre delen, og er forankret til havbunnen med et sugeanker. På grunn av vindturbinens utforming vil tårnet helle 6-8 ° mot vinden, og siden dette er en medvindsturbin vil rotoren alltid være innregulert etter vinden. Dette gjør det mulig å forsterke tårnet slik som stagseil på masten til en seilbåt. Dette gjør at belastningen på tårnet blir mindre, og det er derfor mulig å benytte en større turbin, noe som igjen gjør vindturbinen mer lønnsom.

Figur 5-1: SWAY EK 5-3-11 24

Høgskolen i Telemark

5

Onshore og offshore vindkraft

HyWind:

Utenfor Karmøy i Rogaland sjøsatte Statoil i september 2009 en pilotmodell av en offshore vindturbin som kalles HyWind. HyWind består av en 2,3 MW vindturbin montert på en flytende struktur. Den flytende strukturen består av en stålsylinder som er fylt med ballast bestående av vann og stein. Denne stikker 100 meter under havoverflaten og er så forankret i sjøbunnen ved et trepunkts feste. Konseptet er utviklet slik at det skal kunne benyttes på dybder mellom 120 og 700 meter. Pilotprosjektet kombinerer teknologier fra både vind-, olje- og gassindustrien, som Statoil allerede har bred erfaring fra. Statoil har investert omtrent 400 millioner kroner i HyWind-prosjektet. Dette i tillegg til ca 60 millioner kroner som staten har bidratt med. Pilotprosjektet skal i første omgang gå over to år. Hensikten med HyWind er å teste ut hvordan vind- og bølgekreftene påvirker på strukturen. Denne kunnskapen vil være viktig i den videre kommersialiseringen av konseptet. Målet er å få ned kostnadene, slik at flytende vindkraft kan konkurrere i energimarkedet. Figur 5-2: HyWind EK 5-3-11 25

Høgskolen i Telemark

6

Vindkraft i Norge og i verden – nå og i nærmeste fremtid

6 VINDKRAFT I NORGE OG I VERDEN – NÅ OG I NÆRMESTE FREMTID

Dette kapittelet vil ta for seg hvordan vinden brukes som kraftressurs i Norge og resten av verden. I Norge har vindkraft sakte men sikkert begynt å utvikles og utbygges mer og mer, mens i land som Nederland, Sverige og Danmark, har vindkraft allerede blitt brukt i mange år. Men hvordan benyttes denne ressursen i resten av verden? Kildene til dette kapittelet er [4] og [6].

6.1 Vindkraft i Norge

Vindkraft er et forholdsvis nytt fokus i Norge. Siden vind er en utømmelig ressurs som landet vårt har overflod av, samt at man må stadig være på jakt etter nye fornybare ressurser å benytte, så har fokuset på vindkraft økt vesentlig. “Vi har ikke temmet vinden, bare lånt en pust av den i det den likevel farer forbi”, sa Kong Harald da han åpnet Norges første vindpark på Smøla 5. september 2002. Parken hadde da 20 vindmøller med en installert effekt på 40 MW og total kapasitet på 120 GWh per år, tilsvarende forbruket til rundt 6000 husstander. Ved utgangen av 2009 var det i Norge installert 431 MW vindkraft fordelt på 18 vindparker og 200 vindturbiner. I løpet av året ble det installert 2,3 MW ny vindkraft, mens 0,3 MW ble tatt ut av produksjon. Netto økning i 2009 var dermed 2 MW. Gjennomsnittlig turbinstørrelse er nesten 2,2 MW. Per 1. kvartal i 2011 var 12 vindparker i drift og i løpet av året vil Norge ha 17 vindturbiner på over 1,2 MW, som til sammen vil ha en installert ytelse på over 540 MW. I august 2011 hadde 53 prosjekter med til sammen 3675 MW fått konsesjon av NVE, men flere av disse er påklaget og ligger hos OED. I 2012 vil ytterligere 52 MW bli installert. NVE og Enova har utarbeidet en mulighetsstudie som vurderer mulighetene for utnytting av vindkraftressurser på land i Norge frem mot 2025. Denne studien konkluderer med at det fram mot 2025 totalt vil være mulig å bygge ut om mellom 5 800 MW (17,4 TWh) og 7 150 MW (21,5 TWh) vindkraft. Nettkapasiteten er en begrensende faktor. I Norge er de største vindturbinene lokalisert i Trøndelag, Møre- og Romsdal, Finnmark, Rogaland og Nordland. Den første konsesjonen for et større offshore vindkraftverk i Norge ble gitt Havsul 1 i 2009. Dette er det eneste vindkraftverket offshore som er gitt konsesjon per i dag, resten er kun konsesjoner gitt til pilotprosjekter. NVE har per i dag satt alle konsesjonssøknader angående offshore vindkraft, unntatt pilotsøknader, på vent. Dette er på grunnlag av at det skal utredes mer før søknader vurderes. Vedlegg A og B viser to bilder som illustrerer hvor det er bygd vindkraft i Norge, og hvor de konsesjonssøkte vindkraftverkene ligger. Da stortingsmelding om energipolitikken (1998-1999) ble behandlet, ble det vedtatt et klart mål om at det skal produseres 3 TWh vindkraft per år innen 2010. I 2006 fastsatte Regjeringen et nytt EK 5-3-11 26

Høgskolen i Telemark

6

Vindkraft i Norge og i verden – nå og i nærmeste fremtid samlet mål på 30 TWh/år ny fornybar energiproduksjon og energieffektivisering i 2016 i forhold til 2001, uten å tallfeste et nytt mål for vindkraftproduksjon. Økt utbygging av vindkraft er nevnt i Soria Moria erklæringen, og fornybar energi og grønne sertifikater står sentralt i klimaforliket som ble vedtatt i januar 2008. Slik det er beskrevet i teksten nedenfor har uforutsigbare rammevilkår vært en demper på utbyggingen i Norge. Samtidig er det et faktum at politikere tilsynelatende har ”skyndet seg langsomt” når det gjelder å legge til rette for utbygging av vindkraft. Våren 2006 avsluttet daværende olje- og energiminister Odd Roger Enoksen forhandlingene om et grønt sertifikatsystem med Sverige, og lanserte sommeren 2007 en ny støtteordning på 8 øre/kWh, noe bransjen fant langt under et realistisk nivå. Senere på året snudde imidlertid politikerne i riktig retning igjen. Den nye olje- og energiministeren Åslaug Haga gjenopptok forhandlingene med Sverige om et felles el sertifikatmarked for ny fornybar elektrisitet produksjon. Norge har meget store vindressurser. Gjennomsnittlig vindhastighet over året 50 meter over bakken på et godt eksponert kystområde i Norge, kan være 7-9 m/s. På steder med rygger og åser kan man finne over 9 m/s, men mange steder bremser ulent kystterreng vinden og skaper turbulens. Kjeller Vindteknikk utarbeidet et komplett vindkart i 2009 etter oppdrag fra NVE. Dette viser hvilke områder som er mest egnet for utnyttelse av vindenergi både onshore og offshore. I tillegg til å vurdere vindhastigheter, har de også kartlagt risikoen for ising og vurdert kompleksiteten av terrenget. Se vedlegg C. Vedlegg D-F viser utviklingen av neste generasjons sentralnett. Kartene viser dagens sentralnett samt prioriterte tiltak frem mot 2025. Røde streker angir i kartene for 2016 og 2025 nye tiltak frem til kartets årstall. Rosa streker angir det som på et tidligere stadium er forutsatt utbyd av 420kV nett og blå angir tilsvarende for 300 kV. Fremtidens nett kan bli et

Smart Grid

. Et Smart Grid er et elektrisk rutenett som har blitt digitalisert slik at en kan styre og drive nettet mer optimalt. Dette vil føre til at energibehov blir dekket mer intelligent noe som vil fremme energieffektivitet og skape et mer pålitelig nett som kan være rimeligere å drive. De fleste planer for smart grid dreier seg overhaling eksisterende elektriske nett, det er per i dag ingen smart nett i Norge.

6.2 Vindkraft i verden

Tidligere var vindkraftmarkedet dominert av mindre, lokale aktører, men med et voksende og mer profesjonalisert marked har også store internasjonale industrikonsern engasjert seg i vindkraft. Verdens vindkraftindustri har nå en samlet verdi tilsvarende 323 milliarder kroner og sysselsetter totalt over 400 000 mennesker. Vindkraftindustrien har endret seg betydelig de siste årene. Utviklingen har gått mot stadig større turbiner og større vindkraftverk. Utviklingen av større vindturbiner vil sannsynligvis fortsette, og de aller største turbinene og vindkraftverkene vil komme offshore. EK 5-3-11 27

Høgskolen i Telemark

6

Vindkraft i Norge og i verden – nå og i nærmeste fremtid Markedsutviklingen har blitt støttet av offentlige insentivordninger for mer miljøvennlig energi. Den voldsomme økningen i etterspørsel etter vindturbiner har ført til leveringstider på opp mot to år. Leverandørene fokuserer mer på leveranser enn på nyutvikling. En klar trend er økt standardisering av turbinene. Selv om det er ventet at mye av den økte kapasiteten vil komme offshore, har denne utviklingen tatt lengre tid enn man har trodd. EWEA forventer at mellom 40 – 55 GW vindkraftkapasitet er installert offshore i Europa innen 2020, med en estimert årsproduksjon mellom 145 og 198 TWh. Som vist i Figur 6-1 har produksjonskapasiteten til vindkraft økt jevnt fra 4800 MW i 1995 til over 194000 MW i 2010. Figur 6-1: Vindkraft produksjonskapasitet i verden. Man ser at det har vært en liten nedgang i utbygging i 2010. Dette er forbundet med finanskrisen. På tross av finanskrisen hadde man en global vekst på over 22 %. Man forventer fortsatt at produksjonskapasiteten vil øke til 448800 MW i 2015. I 2010 ble rundt 5,5 % av EUs elektrisitetsbehov dekket av vindkraft. Dette må øke til 15 % i 2020 og 30% i 2030 for å nå EUs fastsatte mål. Foregangslandet Danmark har nesten nådd dette kravet allerede, med 24 % av landets energiforbruk dekket av vindkraft. Når vinden står på slik at store deler av Danmark produserer for fullt er de selvforsynt med elektrisk kraft fra vind. De største vindkraftnasjonene er Tyskland, USA og Danmark. Det er også liten tvil om at Nord-Amerika og Europa var først ute med å investere stort i vindkraft. Dette ser man at er i ferd med å endre seg. I 2009 så man for første gang at Asia med Kina i spissen installerte mest vindkraft. Dette markerte et skille, da det tidligere var Nord-Amerika og særlig Europa som hadde ledet kappløpet om utbygging av vindkraft. I 2010 gjentok dette seg og vi så at Kina alene bygde ut mer vindkraft enn Europa og Nord Amerika til sammen. Se vedlegg G og H.

Forskere ved Stanford University har gjort beregninger av vindhastigheter 80 meter over bakken i hele verden. De har kommet til et globalt potensial for vindkraft på 72 TW som tilsvarer en energiproduksjon på 144 000 TWh/år. Selv om bare en femtedel av dette potensialet blir utnyttet, vil det dekke hele verdens energiforbruk og syv ganger elektrisitetsforbruket. Det er også gjort egne beregninger i Europa. For EU-25 er det beregnet et potensial på 600 TWh/år på land og 3 000 TWh/år offshore. Figuren under viser en oversikt over hvordan gjennomsnittlig vindstyrke er fordelt i Vest-Europa. Se vedlegg I. EK 5-3-11 28

Høgskolen i Telemark

7

Fordeler og ulemper ved vindkraft

7 FORDELER OG ULEMPER VED VINDKRAFT

Det finnes en rekke fordeler og ulemper ved vindkraft. I dette kapittelet vil noen av disse områdene belyses. Dette er gjort ved hjelp av kilde [16] og [18].

7.1 Fordeler

All industri og infrastruktur er verdiskapende. Vindparker gjør dette ved å skape flere arbeidsplasser innen en fremtidsrettet og klimavennlig næring, samtidig som vertskapskommunene får betydelige inntekter. Også grunneiere vil få en stabil inntekt i form av leieinntekter. I tillegg vil utbygging av vindturbiner skape store industrielle muligheter for energibransjen, teknologi- og forskningsmiljøer, leverandørindustrien og anleggsbransjen. Som nevnt i kapittel 3.6 er vindkraft en stor fordel i henhold til klimahensyn. I tillegg til dette er vind en fornybar kilde til energi. Nest etter vannkraft er vindkraft i dag den billigste og mest moderne måten vi har for å produsere elektrisitet fra fornybare kilder. Med både vindkraft og vannkraft har man en solid kombinasjon da disse utfyller hverandre veldig bra. Da har man muligheten til å spare vann i magasinene når vindturbinene er i drift. Vindkraft fungerer også bra om vinteren, når forbruket er høyt og tilsiget i vannmagasinene er lavt. Naturinngrepene er også ganske små og ofte i større grad reversible sammenliknet med f. eks. vannkraft. Man opplever også at vindparkene blir verdsatt som turområder for gående og syklende da disse er åpne for publikum, men stengt for motorisert trafikk. Mer utbygging av kraftproduksjon og særlig kraftproduksjon med lav marginalkostnad, fører til mer kraft på markedet og lavere kraftpriser for forbrukerne.

7.2 Ulemper

Variasjon i vind fører til en ustabil kraftproduksjon da den både er ujevn og uforutsigbar. Dermed er det en forutsetning at man har tilgang på andre kraftkilder som er med å skape stabilitet. Med dette kan man nesten kalle vindkraft for en suppleringskilde. For Norge er dette ikke noe stort problem da vi har stor tilgang på vannkraft. Vindmøller må være store for å utnytte vinden og jo større de er, jo mer kraft kan de produsere. Dermed vil vindparkene være veldig synlige i terrenget og mange mener de er skjemmende og ødeleggende for naturen. Når rotorbladene roterer skaper de støy. Folk har ulik oppfatning av hvor støyende vindmøllene oppleves, og nettopp dette er begrunnelsen for mange klager på parker som har fått konsesjon. Man opplever også at skyggekast er forstyrrende for nærliggende bebyggelse. Dette oppstår når solen står lavt og skaper en pulserende skygge. Man har løsninger som gjør at vindmøllene kan stoppe på de skyggeskapende tidspunktene og kan dermed unngå dette problemet. EK 5-3-11 29

Høgskolen i Telemark

7

Fordeler og ulemper ved vindkraft På en annen side har man mottatt klager på blending i det solen reflekterer i møllebladene. Dette kan selvsagt løses med persienner og nettopp dette har blitt påkostet av utbygger flere steder. Vindparkenes påvirking av det lokale fuglelivet kan også være en ulempe, på grunnlag av at vindturbiner fører til tusenvis av fugledødsfall hvert år. Tabell 7-1 viser en oversikt over antall døde fugler årlig grunnet menneskelige stressfaktorer. I denne tabellen kommer det fram at vindturbiner er skyld i 28 500 årlige fugledødsfall, men til sammenligning ser man at katter er skyld i 100 000 000 mens fly er skyld i 25 000. Selv om dette viser at vindturbiner er skyld i en del fugledødsfall per år, kommer det også fram at virkningen av vindkraft på fuglelivet er mindre enn ved en rekke andre menneskelige stressfaktorer. Videre viser en undersøkelse gjort av EWEA på Smøla vindpark at den årlig i gjennomsnitt tar livet av 6 havørn. Samtidig har havørnbestanden på Smøla økt siden åpningen av vindparken i 2001. Tabell 7-1: Antall døde fugler årlig grunnet ulike menneskelige stressfaktorer. EK 5-3-11 30

Høgskolen i Telemark

8

Oppsummering

8 OPPSUMMERING

Vindkraftens utvikling de siste 4000 årene, fra pumping av vann til maling av korn, til dagens onshore og offshore kraftproduksjon, viser at vindkraft er en godt utprøvd teknologi som den dag i dag fremdeles er i utvikling. Selv om selve søknadsprosessen for å få tillatelse til å bygge vindkraftverk i dag strekker seg over flere år, er dette nødvendig for å kunne være på den sikre siden i forhold til lovverk og alle andre forhold og hensyn som må legges til rette. Man ser at det er gode klimagevinster ved vindkraft, noe som fører til økt pågang fra Staten om økt produksjon. Men det å produsere kraft er selvsagt ikke gratis. I dag gir ikke salg av vindkraftproduksjon et godt nok overskudd til å bli lønnsomt. Økonomien for et kraftverk i 1MW klassen, tilsvarer en energipris på om lag 10-15 øre/kWh over markedspris for elektrisitet i Norge. Prisen i 2010 for husholdninger lå i gjennomsnitt på ca. 48 øre/kWh, eksklusive avgifter og nettleie. Lave strømpriser gjør at vindkraft ikke blir lønnsomt uten subsidiering. Derfor innførte staten i 2008 et tilskudd på ca. 8 øre/levert kWh. Dette gjør at et eventuelt tap ikke blir alt for stort og at det stimulerer til økt vekst i næringen. Norge er fra 1. januar 2012 del av et norsk-svensk elsertifikatmarked (grønne sertifikater) som skal bidra til økt produksjon av fornybar kraft. Frem til 2020 skal Sverige og Norge øke kraftproduksjonen basert på fornybare energikilder 26,4 TWh. Kraftverk som inngår i ordningen får elsertifikater som kan selges i det norsk-svenske elsertifikatmarkedet. Kraftleverandører og visse strømbrukere pålegges å kjøpe elsertifikater for en andel av strømmen de selger eller bruker. Dette er en økonomisk støtteordning som gjør det mer lønnsomt å investere i kraftproduksjon basert på fornybare energikiler. Prisen på elsertifikatene bestemmes av tilbud og etterspørsel, altså hvor mye strøm som blir brukt og produsert samt elsertifikatkvoten for hvert år. Sammarbeidet vil vare frem til siste annulering av elsertifikater for år 2035. Verdens kraftbehov vil fortsette å stige. For å oppnå en større andel av ren fornybar energi vil man derfor bli nødt til å lete etter nye steder å plassere kraftverk. Vindkraft er under stadig utvikling. På grunn av meget gode vind- og plassforhold ute på havet kan vi forvente at det er offshore de store vindkraftparkene vil dukke opp. Per dags dato er offshore vindkraft dyrere enn landbasert vindkraft, men med erfaringer fra diverse pilotprosjekter som SWAY og HyWind, kan man i fremtiden forvente at prisforskjellen mellom onshore og offshore blir mindre. Norge har en rekke områder med gode vindforhold med tanke på vindkraftutbygging. I fremtiden vil man sannsynligvis se at det blir bygget ut mer vindkraft i områdene som viser seg lønnsomme. Med noen flere års erfaring, flere grundige vindmålinger og en fortsatt teknologisk utvikling, vil vi nok se en mer optimalisert utbygging av vindkraft. I verden ser det ut til at det foregår en omveltning i maktbalansen med hensyn til vindkraft. Asia er den nye ”kongen” og investerer mer enn Europa og Nord-Amerika til sammen. Det er liten tvil om at Kina og andre asiatiske land snart vil lede i utbygd effekt i vindbransjen. I Afrika ser man også at det blir bygget vindparker, men av økonomiske årsaker går det foreløpig ganske sakte. Utbygging av vindkraft skaper stadig flere arbeidsplasser, samtidig som kraftverkene er med på å gi faste leieinntekter til kommuner og private grunneiere. I tillegg vil en kombinasjon av vindkraft og vannkraft føre til bedre utnyttelse av naturressursene. Men man må ikke glemme frustrasjonen mange nærliggende beboere opplever i forhold til støy, skygge og solreflektering. Heldigvis er det i dag mange ulike tiltak som kan iverksettes for å minske disse irritasjonsmomentene. Det er også mange som bekymrer seg i forhold til fuglelivet på det berørte området. Men som undersøkelser viser, er dette stort sett ikke et nevneverdig problem. EK 5-3-11 31

Høgskolen i Telemark

8

Oppsummering Vindkraft er en meget spennende fornybar kraftkilde. Det er ikke mange kraftkilder som er like velutviklede på land, og på samme tid er i startfasen offshore. Dette gjør vindkraft til et innovativt og spennende marked å arbeide med. Mange mener det er helt essensiellt å henge med nå i startfasen. Det virker som at de store kraftselskapene tar dette meget seriøst, og forsøker på nettopp dette. Derfor kan man vel konkludere med at vindkraft er kommet for å bli! EK 5-3-11 32

Høgskolen i Telemark Referanser

REFERANSER

[1] Cavaliere, M (1998);

Wind Energy Production in cold climate (WECO),

Finish Meteorological Institute. Lokalisert [10.11.11] på Verdensveven: http://cordis.europa.eu/documents/documentlibrary/47698271EN6.pdf

[2] Danmarks vindmølleforening (2011). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://www.dkvind.dk/ [3] EJCR (2011). Lokalisert [10.11.11] på Verdensveven: http://house-energy.com/Wind/ [4] Enøk i Norge (2011). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://www.enok.no/ [5] Forskrift om produksjon, omforming, overføring, omsetning, fordeling og bruk av energi m.m. (1990). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://lovdata.no/cgi wift/wiftldles?doc=/app/gratis/www/docroot/for/sf/oe/oe-19901207 0959.html&emne=energilov*& [6] Global Wind Energy Council (2011). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://www.gwec.net/ [7] Lov om fornybar energiproduksjon til havs (2010). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://lovdata.no/cgi-wift/wiftldles?doc=/app/gratis/www/docroot/all/nl-20100604 021.html&emne=fornybar*%20%2b%20energi*& [8] Lov om forvaltning av naturens mangfold (2009). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://lovdata.no/cgi-wift/wiftldles?doc=/app/gratis/www/docroot/all/nl-20090619 100.html&emne=naturmangfold*&& [9] Lov om kulturminner (1978). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://lovdata.no/cgi wift/wiftldles?doc=/app/gratis/www/docroot/all/nl-19780609 050.html&emne=kulturminnelov*&& [10] Lov om oreigning av fast eiendom (1959). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://lovdata.no/cgi-wift/wiftldles?doc=/app/gratis/www/docroot/all/nl-19591023 003.html&emne=oreigningslov*& [11] Lov om planlegging og byggesaksbehandling (2008) Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://lovdata.no/cgi-wift/wiftldles?doc=/app/gratis/www/docroot/all/nl 20080627-071.html&emne=bygningslov*&& [12] Lov om produksjon, omforming, overføring, omsetning, fordeling og bruk av energi m.m. (1990). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://lovdata.no/cgi wift/wiftldles?doc=/app/gratis/www/docroot/all/nl-19900629-050.html&emne=energilov*& [13] Lov om vern mot forurensing og avfall (1981). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://lovdata.no/cgi-wift/wiftldles?doc=/app/gratis/www/docroot/all/nl-19810313 006.html&emne=forurensningslov*&& [14] Lyse Energi AS (2011). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://www.lyse.no

[15] Nord-Trøndelag Energiverk (2011). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://nte.no/ [16] Norsk Vindkraftforening, Energi Norge (2011). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://www.vindkraft.no/ [17] NVE, Enova, Innovasjon Norge og Norges forskningsråd. (2011) Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://www.fornybar.no/ [18] Statkraft (2011). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://www.statkraft.no/ EK 5-3-11 33

Høgskolen i Telemark Referanser [19] Statoil - HyWind (2011). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://www.statoil.com/no/TechnologyInnovation/NewEnergy/RenewablePowerProduction/Offs hore/Hywind/Pages/HywindPuttingWindPowerToTheTest.aspx

[20] SWAY (2011). Lokalisert [14.11.11] på http://www.sway.no/ [21] The Wind Power (2011). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://www.thewindpower.net

[22] TrønderEnergi AS (2011) Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://www.tronderenergi.no/ [23] Vindmølleindustrien (2011). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: www.windpower.org [24] World Wind Energy Association (2011). Lokalisert [14.11.11] på Verdensveven: http://www.wwindea.org/technology/ch03/en/3_1_1.html

EK 5-3-11 34

Høgskolen i Telemark

VEDLEGG

Vedlegg A Oversiktskart over vindkraft i Norge Vedlegg EK 5-3-11 35

Høgskolen i Telemark Vedlegg B Oversikt over konsesjonssøkte vindkraftverk i Norge Vedlegg EK 5-3-11 36

Høgskolen i Telemark Vedlegg C Vindkraftkart Vedlegg EK 5-3-11 37

Høgskolen i Telemark Vedlegg D Utviklingen av neste generasjons sentralnett 2010 Vedlegg Vedlegg E Utviklingen av neste generasjons sentralnett 2016 EK 5-3-11 38

Høgskolen i Telemark Vedlegg F Utviklingen av neste generasjons sentralnett 2025 Vedlegg EK 5-3-11 39

Høgskolen i Telemark Vedlegg G Installert vindkraft kapasitet globalt Vedlegg EK 5-3-11 40

Høgskolen i Telemark Vedlegg H Årlig installert kapasitet Vedlegg EK 5-3-11 41

Høgskolen i Telemark Vedlegg I Vindressurser i Vest-Europa i 50 (45) meters høyde Vedlegg EK 5-3-11 42