Vindkraft

Förord 9

Tack till 10
 Författarna 10

DEL I Bakgrund

KAPITEL 1 Introduktion 15

1.1 Varför vindkraft? 15
 1.1.1 Kraftproduktion och den globala uppvärmningen 15
 1.1.2 Vindkraftens fördelar och nackdelar 19
 1.2 Vindkraftens historia 21
 1.2.1 Tidig historia 21
 1.2.2 De första elgenererande vindkraftverken 22
 1.2.3 Utvecklingen tar ny fart på 1970- och 80-talen 24
 1.2.4 En svensk industri som aldrig blev av 27
 1.2.5 Storskalig global utbyggnad 30

DEL II Vinden

KAPITEL 2 Grundläggande meteorologi 35

2.1 Vindens dynamik 37
 2.1.1 Atmosfärisk stabilitet 37
 2.1.2 Tröghetskrafter 41
 2.1.3 Friktion och vindgradient 43
 2.2 Kraftbalanser 47
 2.2.1 Geostrofisk balans 47
 2.2.2 Gradientbalans 50

KAPITEL 3 Vindresursen 57

3.1 Introduktion 57
 3.1.1 Vindkomponenter och vindriktning 58
 3.1.2 Vindgradient 60
 3.1.3 Turbulens 62
 3.1.4 Påverkan från terrängen 69
 3.2 Bestämning av vindresursen 76
 3.2.1 Representation av vinddata 76
 3.2.2 Mätning eller modellering? 80
 3.2.3 Mätsystemet 82
 3.2.4 Långtidskorrigering 84
 3.2.5 Modellering 87
 3.3 Vindens effekt och energiinnehåll 93

DEL III Teknik

KAPITEL 4 Aerodynamik 99

4.1 Betzgränsen 100
 4.2 Rotorns utformning 106
 4.2.1 Bladprofilens aerodynamik 106
 4.2.2 Rotorbladets aerodynamik 108
 4.3 BEM-modellen 114
 4.4 Produktionsberäkning 118

KAPITEL 5 Vindkraftverket 127

5.1 Vindkraftverkets delar 128
 5.1.1 Rotor och maskinhus 130
 5.1.2 Torn och fundament 136
 5.1.3 Certifiering 145
 5.2 Generator och elsystem 146
 5.2.1 Växelström och trefas 146
 5.2.2 Generatorer 151
 5.2.3 Elkvalitet i närliggande lokalnät 158
 5.3 Styrsystemet 160
 5.3.1 Effektreglering 160
 5.3.2 Girning 166
 5.3.3 Begränsad drift 167
 5.3.4 Styrsystemets övriga uppgifter 167

KAPITEL 6 Parker 171

6.1 Parker och vakar 172
 6.1.1 Parkoptimering 172
 6.1.2 Parkens påverkan på produktionen 176
 6.1.3 Parkvakar 178
 6.2 Vakmodeller 180
 6.3 Nätanslutning 184
 6.3.1 Havsbaserade parker 185
 6.4 Storskalig vindkraft i elsystemet 188
 6.4.1 Elsystemets grundläggande uppbyggnad 188
 6.4.2 Möjliga åtgärder 194

DEL IV Samhälle

KAPITEL 7 Vindkraftens externa effekter 201

7.1 Utsläpp 202
 7.1.1 Växthusgasutsläpp från olika kraftslag 202
 7.1.2 Negativa nettoutsläpp 203
 7.2 Ljud 205
 7.2.1 Grundläggande akustik 206
 7.2.2 Hur ljud från vindkraftverk uppstår 208
 7.2.3 Ljudpropagering och addering av ljudkällor 210
 7.2.4 Lagstiftning och regelverk 212
 7.3 Hinderbelysning och -markering 213
 7.3.1 Lagstiftning och regelverk 214
 7.3.2 Begränsning av påverkan på omgivningen 215
 7.4 Reflexer och skuggor 217
 7.4.1 Skuggeffekter 217
 7.4.2 Störningsberäkningar 218
 7.4.3 Lagstiftning och regelverk 220
 7.4.4 Begränsning av påverkan på omgivningen 220

KAPITEL 8 Påverkan på människa och miljö 223

8.1 Människans intressen 224
 8.1.1 Boende- och livsmiljö 225
 8.1.2 Samhällsintressen 226
 8.1.3 Ekonomiska intressen 226
 8.2 Landskapspåverkan 228
 8.2.1 Lagstiftning och regelverk 229
 8.2.2 Värdering av landskapspåverkan 229
 8.2.3 Landskapsanalyser 230
 8.2.4 Synbarhetsanalyser och fotomontage 230
 8.3 Flora och fauna 232
 8.3.1 Lagstiftning och regelverk 232
 8.3.2 Effekter på flora och fauna 233
 8.3.3 Skadelindringshierarkin 234

KAPITEL 9 Ekonomi 239

9.1 Kostnaden för vindkraftsel 239
 9.1.1 Levelized Cost of Energy (LCoE) 239
 9.2 Kapital- och driftskostnader 242
 9.3 Överslagsberäkningar 243
 9.3.1 Annuitetsmetoden 243
 9.4 Samhällsekonomiska perspektiv 245
 9.4.1 Subventionssystem 246

KAPITEL 10 Etablering och drift 251

10.1 Politik och policy 252
 10.1.1 Styrmedel 253
 10.2 Offentlig vindkraftsplanering 254
 10.2.1 Vindkraftsplanering i Sverige 255
 10.3 Vindkraftsprojektering 258
 10.3.1 Genomförbarhetsstudie 259
 10.3.2 Tillståndsprocessen 260
 10.3.3 Miljökonsekvensbeskrivning 263
 10.3.4 Samråd 264
 10.4 Installation och drift 265
 10.4.1 Byggnation 265
 10.4.2 Drift och underhåll 272
 10.5 Slutet på drifttiden 275
 10.5.1 Livstidsförlängning 276
 10.5.2 Generationsväxling 277
 10.5.3 Avveckling 280

Litteratur 287

Sakregister 291