lu.se

Nationellt resurscentrum för fysik

Institutionen för Fysik, Lunds universitet

Denna sida på svenska This page in English

Vindenergi

Hur länge behöver ett vindkraftverk snurra för t.ex. en tur i Helix?

Hur stor energi kan man få ut av vinden? Det beror förstås på hur fort det blåser och hur mycket av energin i vinden som kan överföras till vindkraftverket.

Man kan börja med att undersöka samband för luftmotstånd, t.ex. genom att studera fallande kaffefilter (eller muffinsformar, knäckformar, eller kanske servetter). Lätta föremål kommer nästan genast upp i sluthastighet ("terminal velocity") där luftmotståndet är lika stort som tyngdkraften. Läs mer. Man kan också göra dimensionsanalys, och försöka gissa vilka faktorer som påverkar luftmotståndet (luftens densitet, föremålets yta och farten) och se hur dessa faktorer kan kombineras för att få enheten newton (1N = 1 kg m/s2 ).

(Om man vill knyta in samhällsaspekter i detta kan man också läsa Enrico Fermis beskrivning av hur han studerade papperslappars rörelse vid den allra första kärnvapensprängningen. )

Kraften från luften ökar med kvadraten på hastigheten. Om man dessutom tar hänsyn till det arbete som uträttas när luften åker förbi rotorbladen så ser man att effekten ökar med v3 .

(Fördjupning: Läs om Betz lag eller mer utförligt på engelska Betz' law) 

Om enheter: MW, MJ, hästkrafter och kilowattimmar

2MW är en relativt vanlig maximal effekt för vindkraftverk som installeras idag. Det innebär att det på en sekund kan generera 2 MWs = 2 MJ ≈ 0.6 kWh. 

För en tur i Helix behövs alltså ungefär 2 sekunder.

Hur många hästkrafter svarar det mot? En hästkraft är definierad som den effekt som behövs för att lyfta 75 kg en meter på en sekund, vilket ger 735W. Ett vindkraftverk kan alltså generera nästan 3000 hästkrafter.