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
