Projekt - Vindkraftverk

Projekt – Vind/Vattenkraftverk - Identifiera och analysera tekniska lösningar utifrån ändamålsenlighet och funktion - Identifiera problem och behov som kan lösas med teknik och utarbeta förslag till lösningar

MÅL

- Använda teknikområdets begrepp och uttrycksformer - Värdera konsekvenser av olika teknikval för individ, samhälle och miljö - Analysera drivkrafter bakom teknikutveckling och hur tekniken har förändrats över tid

INNEHÅLL

Bygga en kraftverksmodell, skriva en rapport

UTFÖRANDE

Se projekbeskrivningen

Planering – åk 9 Lektion 21/4

Projektintroduktion

Mellanliggande lektioner (5 st)

Planera, faktainsamling, skiss, bygga, skriva

Lektion 16/5

Inlämning av rapporten (max 3 sidor)

Lektion 23/5

Inlämning av fungerande/utprovad modell

Energibegrepp Vind- & Vattenkraft ENERGI: Potential att medföra rörelse Energiprincipen; kan omvandlas, men inte produceras eller förintas EFFEKT: Energi per tidsenhet

Exempel på energiformer: Lägesenergi (homogent tyngdskraftfält); en potentiell energi, lagrad energi. W=mgh där m=massa, g=tyngdacceleration, h=höjd

Rörelseenergi; kallas även för kinetisk energi. W=mv²/2 där m=massa, v=hastighet

Vindkraftens historia • • • • •

Det byggdes väderkvarnar i Japan och Kina för över 3000 år sedan I Europa byggdes väderkvarnar med början 1100-talets slut och användes som energikällor fram till slutet av 1800-talet Första elproducerande ’vindmöllan’ (i Danmark) kom på 1890-talet Anslutning till elnätet (i Danmark) utfördes på 1950-talet På 1970-talet börjar vindkraftsforskning i Sverige och 1983 tas de första större i drift.

• På 1990 finns ca 50 vindkraftverk med en effekt >50kW • 2016 producerades ca 10% (16TWh) av totalen med vindkraft och det finns ca 3500 verk

FÖRDELAR/NACKDELAR Fördelar (ex) Nästan utsläppsfri Förnybar

Nackdelar (ex) Förändrar landskapet Buller

Vindkraftverkets byggstenar

Maskinhus

Omvandlar flöde till mekanisk arbete

Växelådan varvar upp navets 15 - 30 varv/m till ca 1500 varv/m.

Generatorn Omvandlar rörelseenergi till elenergi Huvudsakliga komponenter Rotor Stator Induktion (Faradays lag)

Transformatorn Omvandlar genom elektromagnetisk induktion elektrisk energi mellan olika spänning/ström nivåer

Teknisk utveckling

VINDENERGI h

m/s

VINDENERGI Vinden effekt= P = ½ Av³ A = svepyta, V= vindhastighet Full effekt 12-15 m/s Stoppläge ca 25 m/s (stora krafter)

Betz lag max utvinna 59,3% Vanligaste verkningsgrad/effektuttag 25-40%

Vattenkraftens historia • • • •

Första vattenkraftverken fanns i Kina – mer än 2000 år sedan På 1200-talet byggdes de första vattenkraftsanläggningarna i Norden På 1800-talet ersattes tidigare skovelhjul med turbin/generator – elenergi Första vattendrivna generatorn i Sverige kom 1882

Elproduktion Sverige 2016

• Producerades ca 40% (61TWh) av totala elproduktionen med vattenkraft • Det finns ca 2000 verk i Sverige med en sammanlagd effekt på 16TW • Ca 200 av vattenkraftverken >10MW, varav 50 > 100MW

FÖRDELAR/NACKDELAR Fördelar (ex) Nästan utsläppsfri Förnybar Storskalig elproduktion

Nackdelar (ex) Stora ingrepp i det lokala landskapet Påverkar ekosystemet

Vattenkraftverkets byggstenar Omvandlar lägesenergi till först rörelseenergi och sedan elenergi

Turbin Omvandlar flöde från vätska/gas till mekanisk arbete

Teknisk utveckling • Ny generator teknik - Powerformer  kan generera upp till 400 kV  ingen transformator behövs  högre verkningsgrad  minskade underhållskostnader  enkel installation  miljövänligare och säkrare • Konventionell generator 30 kV  transformator ökar till 400 kV