Om systemer
Vinden er en fornybar energikilde drevet av solen. Solen varmer opp kloden ujevnt som resulterer i trykkforskjeller. Vind er utjevning av disse trykkforskjellene og er en fornybar energiressurs som gjennom vindturbiner kan vi omformes til elektrisk energi. Nest etter vannkraft er vindkraft den billigste og teknologisk mest modne formen for fornybar energi i Norge.Vindkraften er en teknologi som har gått gjennom en enorm utvikling og er i dag basert på høyteknologi.
Bilde av hoveddelen for en vindturbin:Wikimedia commons
1) Fundamentet. Fundamentet skal stå imot store krefter. I Europa er det mest vanlig å fjerne jordmasser for så å støpe et fundament av betong. I Norge har en oftest muligheter til å forankre fundamentet på fjell. Forankringsstag settes 10-20 meter ned i fjell og et betongfundament med en ring av bolter for tårnet støpes inn.
2) Nettilknytning. I Norge leverer en typisk turbin elektrisitet ved 690 V. For hver turbin er det en transformator som transformerer elektrisiteten opp til et typisk høyspentnivå på 22 kV. Turbinen kobles så flere turbiner sammen til en ny transformator før kraften sendes ut på el nettet. Den interne kablingen i parken legges i bakken og i tilknytning til veiene i parken.
3) Tårnet. Vindhastigheten stiger med høyden over bakken, dermed er det en fordel med høye tårn. Tårnhøyden til moderne vindturbiner varierer fra 40 til 100 meter. Store vindturbiner i Norge har typisk tårn på rundt 80 meter. Byggemateriale for tårnet er typisk stål eller betong.
4) Stige/heis. For å få adkomst til maskinhuset er det montert stige eller heis i tårnet.
5) Yaw mekanisme. Maskinhuset med rotorer kan roteres etter retningen på vinden.
6) Maskinhus/Nacelle. I maskinhuset finnes elektro og mekaniske nøkkelkomponenter som akslinger, gir, brems og generator. Vedlikeholdsarbeid kan utføres inne i maskinhuset, med adkomst fra innsiden av tårnet.
7) Generator. Generatoren omdanner den mekaniske energien fra rotorene og turbinen til elektrisk energi.Turtallet til generatoren er betydelig høyere enn turtallet til turbinen og derfor er en giring nødvendig. Alternativt kan generatoren utformes med tilstrekelig mange poler slik at det er mulig å produsere ved lavt turtall. Turbiner både med og uten gir er tilgjengelig på det kommersielle marked og begge alternative fungerer tilfredsstillende.
8) Meteorologiske sensorer. Bak på maskinhuset har vindturbinen følere som måler vindens styrke og retning. Når vinden blir sterkere enn 3 m/s dreier maskinhuset slik at rotoren blir stående mot vinden og kraftproduksjonen starter. Ved cirka 13 m/s er det maksimal produksjon, og ved vindhastigheter på mer enn 25 m/s stanser vindturbinen for å unngå unødig slitasje på maskindelene. Det tilsvarer "full storm", og så høye vindhastigheter er sjeldne.
9) Bremser. Bremsene i maskinhuset er en ekstra sikkerhetsforanstaltning i tilfelle de aerodynamiske bremsene ikke fungerer som tenkt.
10) Girboks. Generatoren opererer med betydelig høyere turtall enn turtallet til turbinen og rotorhastigheten. Det vil derfor være nødvendig med gir for å øke hastigheten inn på generator akslingen. Ved en girløs turbin vil det ikke være behov for girboks.
11) Rotorvinger. Rotorvingene overfører kraften fra vinden via drivakselen og girboksen til en generator i maskinhuset. Vingene kan vris slik at de gir størst mulig effekt frem til en vindhastighet på rundt 12 m/s. Ved høyere hastigheter blir belastningen på turbinen så stor at bladene vris slik at kraften blir lavere enn optimal. Rotorvingene er som en flyvinge som skaper løft og skjærer gjennom vinden. Dette er grunnen til at rotoren går betydelig fortere enn vinden. Turbinbladene er vanligvis laget av glassfiber og må tåle stor belastning over tid.
12) Pitch -vridning av blader. Rotorbladene på turbinen kan vris slik at ønsket vinkel på bladene oppnås. Optimal vinkel på bladene, det vil si mest mulig kraftoverføring fra vinden, er ønsket frem til turbinen når sin maksimale- eller merkeeffekt. Dette er for de fleste turbinene 11-14 m/s. Ved vindhastigheter over dette blir de fysiske påkjenningene på konstruksjonen så stor at bladene vris slik at kun maksimal effekt på turbinen oppnås. Ved vindhastigheter over cirka 25 m/s vris bladene slik at svært lite kraft blir fanget og turbinen stopper å produsere elektrisk energi.
13) Nav. Navet er nesen på rotoren som bladene er festet på.
Montering av turbin i Tyskland. kilde: WikemediaCommons