Blowin in the wind

RiS-0704

Här nedan ser du två olika typer av vindsnurror, en modern trebladig för produktion av elektricitet och en gammaldags med många breda blad avsedd för vattenpumpning. Luften som passerar turbinen (rotorn), börjar rotera (se bilden), mer bakom den gamla snurran och mindre bakom den nya.

RiS-0704

Vad händer i och omkring vindsnurran?
Samtliga svar ska motiveras kortfattat!

A) Om luften roterar medurs bakom snurrorna, åt vilket håll kommer då turbinerna att rotera?

B) Hur förändras luftens rörelseenergi när den passerar turbinen?

C) Får man ut mer eller mindre elenergi om luften roterar mycket bakom turbinen?

Rätt svar Fråga: Blowin in the wind

A) Moturs, i enlighet med om jag knuffar dig på en hal is åt ett håll så åker jag själv i väg åt det andra hållet.

B) Luftens rörelseenergi minskar och blir till elektrisk energi.

C) Man får ut mindre energi om luften roterar mycket eftersom man då utvunnit mindre energi ur luften.

Kommentar

Vindenergi är luftens rörelseenergi. Vindenergin skapas av de tryckskillnader i luften som solinstrålningen ger upphov till. Vindenergi kan man alltså säga är solenergi, fast i omvandlad form.

När luften passerar vindturbinen (rotorn) kommer turbinen att börja rotera. Samtidigt börjar luften att rotera åt det andra hållet. Det är egentligen samma fenomen som du kan tänka dig när du och en kompis står på en halkig skridskois med händerna emot varandra och trycker ifrån – ni åker iväg åt varsitt håll.

För att ett vindkraftverk ska lyckas utvinna så mycket energi som möjligt ur den luft som passerar genom turbinen så gäller att luften bakom turbinen inte ska ha någon onödig rörelseenergi. Man kan dock inte stanna luften helt eftersom då skulle ingen ny luft kunna passera turbinen. Om luften bakom turbinen roterar mycket så innebär det att den har en massa rörelseenergi som inte kommit till användning i vindkraftverket. Verkningsgrad definierar vi som hur mycket energi som utvunnits i ett vindkraftverk i förhållande till hur mycket energi det finns i den luft som passerar kraftverket. Ett modernt vindkraftverk kan ha en verkningsgrad på ca 45 %, vilket alltså betyder att man kan utvinna knappt hälften av den energi som finns i luften som passerar kraftverkets turbin. Den teoretiskt maximala verkningsgraden för en vindturbin är 59,3 %. Ibland blåser det mycket när elbehovet är litet och ibland är det tvärtom. Den allra senaste idén är att låta vindsnurrorna driva pumpar som komprimerar luften i stora tryckluftslager. Denna tryckluft kan sen få driva tryckluftsturbiner och generatorer för att skapa elenergi

Lgr11 centralt innehåll

Partikelmodell för att beskriva och förklara fasers egenskaper och fasövergångar, tryck, volym, densitet och temperatur. Hur partiklarnas rörelser kan förklara materiens spridning i naturen.