Hvis du har plads på skærmen, kan det være en god idé at se regnearket i et andet vindue, mens du læser denne guide.
Hvis du ikke ønsker at læse alle disse instruktioner læs venligst det nederste af siden alligevel.
Brug af effektkurve og Weilbullfordeling til beregning af effekt og energiproduktion
For at kunne bruge effektkurven rigtigt, må vi kombinere vores viden om Weibullfordelingen med effektkurven. Det er det, energitæthedsregnearket på den næste side kan bruges til.
For hvert lille interval på 0,1 meter vindhastighed, ganger vi sandsynligheden for denne vindhastighed (fra Weibullkurven) med effektværdien fra vindmøllens effektkurve.
Derefter tager vi summen af alle disse produkter for at få middelproduktionen (eller gennemsnitsproduktionen). Ganger vi energiproduktionen med 365,25 x 24 (antallet af dage og timer på et år) får vi den totale energiproduktion i et gennemsnitsår.
Placeringsdata
Brug pop-op menuen til at udfylde regnearket automatisk med data om vindfordelinger i Europa. Data er beregnet for ruhedsklasserne 0, 1, 2, og 3 og er taget fra Det Europæiske Vindatlas. Hvis du bruger ruhedsklasser som f.eks. 1,5 bygger data på interpolation (gennemsnitsberegning). Hvis du har data fra andre områder i verden, som du gerne vil have med i regnearket, så e-mail os.
Luftens massefylde
Som beskrevet tidligere varierer vindens energiindhold proportionalt med luftens massefylde. Prøv i regnearket at ændre lufttemperaturen fra f.eks. 40° Celsius til -20° Celsius. Der er næsten 25 pct. flere luftmolekyler i en kubikmeter kold luft end i varm luft, og derfor større opdrift i den. Prøv at se efter, hvad der sker med energiproduktionen, hvis du ændrer temperaturen.
Hvis du ønsker at ændre på højden over havoverfladen, skal du indtaste temperaturen ved havoverfladen først. Herefter vil regnearket automatisk beregne den sandsynlige temperatur og tryk i den valgte højde.
Du kan selv indsætte luftens massefylde, hvis du ved, hvad du gør. Programmet beregner så de sandsynlige værdier for de andre variable (Man kan også ændre på lufttrykket, men det er bedst at holde sig fra det. Vi kan selvfølgelig ikke have et gennemsnitligt lufttryk, der ikke passer til den lokale højde og den lokale temperatur).
Vindfordelingsdata
Weibull formfaktoren k er normalt omkring 2 i Nordeuropa, men den kan variere. Derfor har man brug for et vindatlas for at bestemme den mere præcist. Man kan enten bruge middelvindhastigheden eller Weibullfordelingens skalaparameter (programmet udregner automatisk den anden værdi).
Målehøjden for vindhastigheden er vigtig, fordi vindhastighederne stiger med højden over jordoverfladen, jf. siden om vindgradienten. Meteorologimålinger foretages normalt i 10 meters højde, men anemometermålinger til vindkraft laves ofte i navhøjde (i vores eksempel 50 m).
Omgivelsernes gennemsnitlige ruhed er vigtig for at bestemme vindhastigheden i navhøjde, hvis målingerne er foretaget i en anden højde end navhøjde. Man kan enten bruge ruhedsklasse eller ruhedslængde til at beskrive den lokale landskabstype. (Se i Håndbogen for beskrivelse af ruhedsklasser).
Vindmølledata
Denne del af regnearket giver mulighed for at specificere vindmøllens generatoreffekt, rotordiameter, start – og stophastighed samt navhøjde.
Den første pop op-menu giver mulighed for at vælge en af de typiske danske vindmøller. Regnearket er allerede udfyldt med en typisk 600 kW vindmølle, men du kan selv eksperimentere med andre maskiner.
Den anden pop op-menu giver mulighed for at vælge mellem forskellige navhøjder for den valgte maskine. Man kan også selv indtaste en vilkårlig navhøjde.
Prøv at eksperimentere med forskellige navhøjder og se, hvordan energiproduktionen ændrer sig. Forskellen er specielt stor, hvis vindmøllen er placeret i et terræn med en høj ruhedsklasse. (Du kan ændre i ruhedsklassen og se, at det passer.)
Hvis du ændrer på vindmøllens standardspecifikationer, skifter teksten i den første pop op-menu til brugereksempel for at vise, at der ikke længere er tale om en standardmaskine. Man kan lege med alle parametre, men det giver ikke mening at ændre generatorstørrelse eller rotordiameter for en standardmaskine uden at ændre på effektkurven. Vi bruger kun rotordiameteren til at vise effektinput og til at beregne vindmøllens effektivitet (i form af effektkoefficienten ). Generatorens mærkeeffekt bruges kun til at beregne kapacitetsfaktoren.
Vindmøllens effektkurve
Af praktiske årsager (så man kan se både inputdata og resultater samtidig) er tallene fra vindmøllernes effektkurve placeret nederst på siden. Du kan bruge felterne til at beskrive vindmøller, der ikke findes i den indbyggede liste. Det kræver kun, at vindhastighederne er ordnet i stigende rækkefølge.
Programmet tilnærmer effektkurven med rette linjer mellem alle de indtastede punker, som ikke har værdien nul for effekten.
Bemærk: Programmet bruger kun vindhastigheder på op til 40 m/s til at beregne vindklimaet, så der er ingen grund til at opfinde fantasimaskiner, der kan producere ved vindhastigheder over f.eks. 30 m/s.
Kontrolknapper
Beregn laver en ny udregning af resultatet på basis af tallene i regnearket. Hvis man klikker et andet sted i regnearket eller bruger tabulatortasten efter at have indtastet nye data, vil programmet også foretage en ny beregning. Bemærk, at hvis man ændrer effektkurven, så vil programmet ikke lave en ny beregning, før man klikker på beregn eller ændrer på nogle af de andre data.
Nulstil erstatter de indtastede data med det oprindelige eksempel.
Effekttæthed tegner en effekttæthedsgraf for den valgte placering og vindmølle i et separat vindue.
Effektkurve tegner en effektkurve for den valgte maskine i et separat vindue.
Effektkoefficient tegner effektkoefficienten, dvs. maskinens effektivitet ved forskellige vindhastigheder.
Effektinput på vindmølleplaceringen
Effektinput pr. kvadratmeter rotorareal viser effekten af den vind, som teoretisk set ville flyde gennem det areal som rotoren dækker, hvis der ikke havde været nogen rotor (Noget af luften vil i praksis blive afbøjet uden om rotoren pga. det højere tryk foran rotoren).
Maksimalt effektinput ved x m/s viser, ved hvilken vindhastighed man får det største bidrag til det totale effektoutput. Tallet er normalt meget højere end den gennemsnitlige vindhastighed, jf. siden om effekttæthedsfunktionen.
Middelvindhastighed i navhøjde viser, hvordan programmet omregner vinddata til den valgte navhøjde. Hvis man har valgt en navhøjde, der er forskellig fra den højde, som vindmålingerne er foretaget i, så vil programmet automatisk beregne alle vindhastigheder i weibullfordelingen i overensstemmelse med den valgte ruhedsklasse (eller ruhedslængde).
Produktionsresultater for vindmøllen
Effektoutput pr. kvadratmeter rotorareal viser, hvor meget effektinput, der omdannes til effektoutput. Det er normalt omkostningseffektivt at bygge vindmøller, der kan omdanne ca. 30 pct. af den tilgængelige energi. (Bemærk, at tallet for effektinput på vindmølleplaceringen også indeholder energien uden for start- og stophastighedsområdet. Derfor kan man ikke bruge tallet til at beregne middeleffektkoefficienten).
Energioutput pr. kvadratmeter rotorareal pr. år er simpelthen middeleffektoutput pr. kvadratmeter rotorareal gange antallet af timer i et år.
Energioutput i kWh pr. år viser, hvor meget elektrisk energi vindmøllen vil producere på et middelår. Det er det tal, som ejere af vindmøller normalt er mest interesseret i. Men ejeren vil selvfølgelig også være interesseret i prisen på vindmøllen, rådighedsfaktoren og omkostninger til drift og vedligehold. Vi vender tilbage til disse emner i afsnittet om økonomien i vindenergi.
Den årlige energiproduktion, som er beregnet her, kan afvige lidt fra de tal, som fabrikanterne oplyser, specielt når der ændres på luftens massefylde. I disse tilfælde vil fabrikanten udregne særlige effektkurver for forskellige massefylder. Grunden er, at pitchregulerede vindmøller automatisk vil ændre rotorens bladvinkel når massefylden ændres. Fabrikanten af en stallreguleret vindmølle vil én gang for alle ændre en smule på rotorbladenes vinkel afhængig af luftens massefylde på stedet. Programmet kan derfor være op til 3,6 pct. under det rigtige tal ved en lav massefylde og op til 1,6 pct. over fabrikantens tal ved høj massefylde af luften.
Kapacitetsfaktoren fortæller, hvor meget af generatoreffekten vindmøllen udnytter. Emnet behandles på siden om årligt energioutput fra en vindmølle.
Note 1: Man skal altid bruge den samme navhøjde, hvis man ønsker at sammenligne to vindmølletyper med samme rotordiameter.
Note 2: Hvis man ønsker at sammenligne vindmøller med forskellige rotordiametre, skal man se på energioutput pr. kvadratmeter rotorareal (brug stadig identiske navhøjder).
Note 3: Vindmøller til lavvindsområder (stort rotorareal i forhold til generatorstørrelse) vil generelt klare sig dårligt i højvindsområder og omvendt. De fleste lavvindsmaskiner er ikke konstrueret til at kunne klare vindforholdene i højvindsområder.