Energi/Miljø/Klima/Fornybar – en blogg-spesial for de som tar ansvar.

Med Energi/Miljø/Klima/Fornybar som vår tids besvergelse skal jeg gå den nærmere etter i sømmene. Hva slags teknologi, hva slags maskineri skal redde klima og sørge for det grønne skifte?

Jeg ber leseren sitte med kalkulatoren klar for å kontrollere mine tall, siden flere synes ganske så utrolige. Nødvendig informasjon er hentet fortrinnsvis fra Statnett, NVE (Norges vassdrags- og energidirektorat), SSB og Vindportalen.no. Men først må vi friske opp litt gammel skolekunnskap.

EFFEKT: Effekten til en maskin forteller hvor god den er til å omsette tilført energi i forhold til det maskinen skal gjøre. Bilmotoren, for eksempel, utnytter bare 35 prosent av bensinens energi for å bevege bilen, resten forsvinner i eksos, friksjon og varme.  Bensinmotoren har en virkningsgrad på 35 prosent

Enheten hestekraft er det gamle målet på effekt som ble tatt i bruk da damplokomotivet skulle erstatte hestene som transportmiddel i de engelske gruvesamfunn. Hvor sterk er lokomotivet?

Det ble bestemt at en hestekraft skulle tilsvare et løft på 75 kg en meter opp i løpet av et sekund, 75 kgm/s.

Den internasjonale enheten for effekt er Watt (W) med Newton (N) som enhet for kraft, 
1 W = 1 Nm/s. Siden 1 kilo tilsvarer 9,81 N (ref. tyngdens akselerasjon) får vi 1 hk = 75 * 9,81 Nm/s = 735,75 Nm/s ≈ 736 Watt. 1 hk = 736 W.

ENERGI: Energi er det som får ting til å skje. 
Naturlov: Energi kan hverken oppstå eller forsvinne, bare omformes! Energi finnes derfor i mange ulike tilstander med standard enhet Joule (J). For elektrisk energi hvor vi beregner strømforbruket anvender vi enheten kWh (k = kilo = tusen og h = time). 1 kWh tilsvarer en effekt på 1000 Watt i en time, eller 500 Watt i to timer etc.

Energi = Effekt * Tid.

Med disse begreper og deres betydning kan vi undersøke de «maskiner» som skal redde oss fra en klimakatastrofe, de som skal sørge for det grønne skifte. Vi starter med vindturbinen som også blir kalt vindmølle siden den opprinnelig ble brukt til å male korn til mel.

VINDTURBINEN:

Hvorfor kan ikke turbinen utnytte all energien til vinden, men bare 59 prosent?

Fordi den støter på en naturlov (Betz's lov) som sier at for å rotere turbinen må vinden fortsette videre. Hvis ikke må den stanses av en vegg, men da blir ingenting produsert. Turbinen mottar den energien som ligger i differansen mellom vindens kraft før og etter den har truffet turbinbladene med en effekt som beregnes ut fra vindens hastighet og arealet til turbinbladene, maksimalt 900 W/m².

Vindens bevegelsesenergi skal igjen omformes til mekanisk energi og videre til elektrisk energi ved hjelp av en generator. I praksis betyr det at bare 40 prosent av vindens energi blir til strøm under maksimale forhold, virkningsgraden er 40 prosent.

Og hva er så maksimale forhold?

Vindturbinens maksimale forhold blir bestemt av vindens hastighet og hvor lenge det blåser. 
Vindstyrken må opp i en hastighet på 13 m/s = 47 km/h = liten kuling, for å avgi sin fulle effekt. Selv om vindstyrken øker utover liten kuling vil ikke turbinens generator øke sin effekt siden den er dimensjonert og fastlagt av fabrikanten i likhet med annet elektrisk utstyr som ovner, kjøleskap, støvsugere etc.

Når vindstyrken nærmer seg 20 m/s (sterk kuling) låses turbinen helt for å unngå skade, da produserer den null strøm.

Som et eksempel kan vi ta Bjerkreim Vindpark med 70 turbiner, 125 meter høye (en fotballbane er 100 meter lang). Fabrikanten oppgir at installert effekt per turbin er på 4,21 MW = 4.210 kW.

Hvor ofte blåser det liten kuling?

Den energien som turbinen omformer fra vindenergi til el-energi beregnes med en kapasitetsfaktor = 0,3. 
Det betyr at turbinen vil yte maksimalt i bare 2.628 av årets 8.760 timer (maks 30 prosent). I følge NVE er den gjennomsnittlige vindhastigheten gjennom et år på et sted med mye vind 7-9 m/s = laber bris.

Med Bjerkreim vindpark som eksempel kan vi beregne turbinens energi i løpet av et år, Energi = Effekt * Tid.

Energi = 4.210 kW * 2.628 timer = 11 063 880 kWh ≈ 11 GWh = 11 millioner kWh. 70 turbiner vil produsere 11 GWh * 70 = 770 GWh = 0,77 TWh (1 TWh = 1 milliard kWh).

Hvor mye er 0,77 TWh egentlig?

Vi kan sammenligne med kraftproduksjonen i Norge for 2017 som var på 149 TWh. Da vil Bjerkreim vindpark tilby fattige 5,2 promille av hele årsproduksjonen. Tonstad vannkraftverk produserer alene nesten 6 ganger mer energi enn Bjerkreim vindpark. Og vi trenger 13 Bjerkreim vindparker for å matche et kullkraftverk.

Prosent utenlandsk andel i norske vindkonsesjoner
med investeringsbeslutning 2016 - 2018

Energien fra Bjerkreim vindpark kommer imidlertid ikke norske husstander til gode siden Facebook har allerede kjøpt all produksjon for 15 år. Som kjent har Google kjøpt opp hele produksjonen til Tellenes vindkraftpark i Sokndal for de 12 første årene. Forøvrig er nesten samtlige vindkraftparker solgt til utlandet i investeringsperioden 2016 – 2018. 

Bjerkreims turbiner er egentlig beskjedne med en høyde på 125 meter, men siden de skal tåle full storm uten å velte må de forankres til solide fundamenter. 

Entreprenøren har beregnet at 70 turbinfundamenter krever 3.600 «stålbolter», 6,4 cm i omkrets med en lengde på 12 meter. Rundt 500 betongbiler leverer 3.500 kubikkmeter betong på 56 km anleggsveier. Hvor mange tonn med armeringsjern er ikke oppgitt. Så får vi ta fantasien i bruk for å anslå hvor store fundamenter som skal holde på plass de nye turbinene med en høyde på 250 meter - 2,5 fotballbaner på høykant!

Regjeringa har godkjent 13 nye vindparker med et samlet areal på 29.123 kvadratkilometer som skal produsere 30 TWh i året. Hver vindpark vil kreve i snitt et areal på 2240 km² som tilsvarer Vestfold fylke.

NVE opererer med 800 meter anleggsvei per vindturbin som et forholdstall, og et snitt på 3 MW installert effekt for hver turbin.  Fram med kalkulatoren:

30 TWh = 30 000 000 MWh delt på 2.628 timer, delt på 3 MW = 3.805 turbiner.

Lengde anleggsveier: 
800 meter * 3.805 turbiner = 3.044 km ≈ 304 mil. Det er samme strekningen du må kjøre med bil mellom Oslo og Madrid. Vindparken med de fleste og lengste anleggsveier  finner vi i Fosen Vindpark med sine 24 mil!

Vindturbiner er produsert med en type komposittmateriale som ikke lar seg resirkulere. Siden turbinene må byttes ut hvert tjuende år står vi overfor et gigantisk avfallsproblem. 5.700 turbiner blir nå skiftet ut i Tyskland, og Angela Merkel vil ikke installere flere turbiner på egen jord. Hennes «Energiwende» står imidlertid fast som krever at vindkraft skal erstatte kjernekraft. 
Men fra hvor da? Fra Norge selvsagt, det er jo derfor vi har lagt ut flere mil med sjøkabler. Verdens lengste sjøkabel på 730 km til Storbritannia er klar til neste år for eksport av norsk fornybar vannkraft.

30 TWh er vedtatt som Nasjonal Ramme for vindkraft, forøvrig det samme vi ville oppnå med en oppgradering og modernisering av eksisterende vannkraftverk.

Så hvorfor gjør vi ikke det? 
En oppgradering av vannkraftverkene sammen med en politisk styrt energiøkonomisering er beregnet til 50 TWh, 37 prosent av fjorårets kraftproduksjon. Vi trenger altså ikke en eneste vindturbin her til lands!

Ville det ikke være naturlig å spørre hva bruker vi energien til, og hvor mye kan vi redusere av hensyn til miljø og klima?

Det er over 2000 flyavganger og ankomster hver dag her i landet. Er det nødvendig? Fra Sandefjord Lufthavn Torp er det 6 daglige avganger til Bergen, 4 til Stavanger og 3 til Trondheim. Er det virkelig nødvendig med 26 tur/returer hver dag til tre byer?

Hvorfor øker vi privatbilismen for hvert år som nå har passert 2,7 millioner personbiler? Hvorfor øker vi det personlige forbruket for hvert år som krever stadig mer energi? Hvorfor går det like mye strøm til Bærums husholdninger som til Oslos, til tross for at Bærums befolkning utgjør bare en femdel av Oslos befolkning?

Hvorfor må anleggsmaskiner sprenge seg vei innover fjell og heier og rasere økosystemer med viktige habitater? Hvorfor skal vi omdanne urørt natur til industriområder med flere tusen støyende og blinkende gigantturbiner produsert med kullkraft og som skrotes etter 20 år?

Heldigvis er det stadig flere her i landet som våkner opp og tar ansvar. Gjør du?