Vindmøllens historie.
De første vindmøller stammer fra Kina. Disse blev opført for 6000 år siden. Den kom til Europa for omkring 1000 år siden, at vindmøllen kom til Danmark. Den form for vindmølle man fik kendskab til blev kaldet en stubmølle. En stubmølles princip er meget simpelt. Hele møllehuset kan drejes om en stub i midten. På denne måde kan man altid få placeret vingerne der, hvor vinden kommer fra.
En videreudvikling af stubmøllen har ført til den hollandske mølle. Her er det kun selve "hatten" - den øverste del af møllen - der er drejelig. I Holland og Lilleasien brugte man vindmøllerne til at pumpe vand op.
I Danmark begyndte man først at bygge møller i 1200-tallet. Her brugte man dem til at male korn. Omkring år 1875 var der 6000-8000 møller i drift i Danmark. Et eksempel på en af disse møller kan findes ved Dybbøl i Sønderjylland. I slutningen af 1800-tallet blev det danske landbrug mekaniseret på højt plan - hvad man dengang formåede. Til alle de nye maskiner, var en drivkraft blevet en nødvendighed. Derfor fik man på mange gårde bygget en vindmølle, som fik til opgave at drive disse maskiner.
Den første vindmølle, beregnet til produktion af elektricitet, blev bygget på Askov Højskole i 1890'erne. På denne måde udviklede Askov sig til et sted, hvor de første danske vindkraftanlæg blev udviklet. I starten af det 20. århundrede fik man bygget omkring 200 anlæg, der havde til opgave at producere elektricitet. Den producerede elektricitet blev brugt i landbruget og hos elværkerne.
På et tidspunkt blev vindmøllerne erstattet af dieselmotorer. Dette skete fordi disse motorer var blevet forbedretog olien blev billigere.
Under de to verdenskrige blev man nødt til at finde andre energikilder end olien, og i slutningen af 1940'erne igangsatte man et stort projekt, der skulle hjælpe med udviklingen af vindmøller. I 1950'erne opførte man en række store og noget mindre vindmøller. Den største blev placeret i Gedser i 1957. Denne kunne levere 10 gange så meget energi som vindmøllerne fra Askov.
I 1962 var olienforsyningen blevet meget stabil, og det var blevet dobbelt så dyrt at bruge vindmøller i stedet for at fyre med olie. I 1970'erne steg oliepriserne igen p.g.a. oliekrisen.
I starten på den sidste vindmølleperiode byggede man Verdens størst vindmølle: Tvindmøllen. Den blev opført i Vestjyland, og den maksimale ydelse var 10 gange større end den på Gedser. Nu er man begyndt at bygge vindmøller i klynger eller i store "vindmølleparker".
Om luft.
Luften vil altid forsøge at udligne trykforskellene. Hvis vinden møder er forhindring, vil der opstå en større mængde luft på dette område i forhold til, hvor der ikke er forhindringer. Området, hvor forhindringen befinder sig, kaldes grænselaget.
Når der er mere meget luft i grænselaget, i forhold til de andre steder, vil der opstå et større tryk her, end de andre steder - der hvor der ikke er nogle forhindringer.
Hvis man forestiller sig at det er en stolpe, der er forhindringen, vil luften være nødt til at gå uden om. Her er et eksempel:
Her kan man se, hvordan vinden går uden om en stolpe og der opstår hvirvler. Man kan også ud fra billedet se at det ikke vil være så godt at placere flere vindmøller lige efter hinanden, da ydelsen vil være meget lille.
Teoretisk set er det muligt at udnytte 16/27 af vinden. Dog er det ikke muligt at opnå dette resultat med vindmøller.
Vindmøllens opbygning.
Oversigt over en vindmølles hovedbestanddele: 1. Rotoren udvinder vindens energi, og omsætter den til rotationsenergi i rotorakslen. 2. Energiomsætningssystemet omdanner rotationsenergien til den ønskede form for energi. 3. Transmissionen danner mellemled mellem rotoren og energiomsætningssystemet, idet den ændrer rotorakslens omdrejningshastighed til den omdrejningshastighed, energiomsætningssystemet arbejder med. Hvis der er tale om den samme omdrejningshastighed kan transmissionen undlades. 4. Sikkerhedssystemet bremser møllen i tilfælde af nødsituationer under driften. På nogle møller kan sikkerhedssystemet indbygges i de øvrige konstruktionsdele, og et særskilt sikkerhedssystem er derfor ikke altid en nødvendighed. Nogle møller har også et reguleringssystem, der styrer møllens drift. Dette bliver ofte bygget sammen med sikkerhedssystemet. 5. Den bærende konstruktion støtter den øvre del af møllen. På nogle møller indgår rotorakslen som en del af den bærende konstruktion. Et led, der kræver aerodynamiske egenskaber - rotoren. Dette er kort sagt en roterende aksel, hvorpå man har anbragt vingerne/bladende. Jo kraftigere vinden er, jo hurtigere drejer rotoren rundt. Det enkelte blad kan have forskellige opbygninger. Det kan være bygget op som en enkelt plade eller med varierende tykkelse. Når man skal vælge hvilken type blad man skal bruge, er de to parametre, man skal tag hensyn til. Styrkekravene og de aerodynamiske egenskaber.
Da vinden bremses meget hurtigt kan den kun følge et meget præcist profil. Hvis profilet er den mindste smule skævt kan der ske store tab af energi. Altså er det godt med gode aerodynamiske egenskaber, men hvis der er meget vind skal bladet jo også kunne holde til en stor belastning. På det øverste billede er der ingen afvigning, men på det nederste er der en temmelig stor afvigning. Bemærk vindmønstrene efter bladene - vinden går fra venstre mod højre.
Energiomsætningen.
Energien fra vindmøller benyttes til tre forskellige ting:
Notits om materialer.
Når der skal vælges materialer, er der mange ting og egenskaber, der spiller en rolle: Styrkeegenskaber, holdbarhed, pris og nogle gange også vægten. Til bladene kan der bruges: Stål, glasfiber, træ og aluminium. Til alle de andre bestanddele er det mest almindeligt at bruge stål. Til fundamentet bruges armeret beton.
Vindmølletyper.
Vindrosen.
Siden 1870'erne har man benyttet vindrosen som vindmølle. Mange vindroser er fremstillet, så de er kombinerede med pumper, til oppumpning af vand til husholdning. Nogle er også beregnede til at drive små elgeneratorer. Enkelte steder er de stadigvæk i brug, f. eks. i Australien.
Vindrosen roterer langsomt, men den er forsynet med mange blade. Hvis den har en god aerodynamisk udformning, kan den producere en pæn mængde energi. En fordel ved vindrosen er, at den ikke er så svær af få startet, så den kan køre selv om der er meget lidt vind.
Om vindrosens effekt fra Vindkraftbogen: "Den naturlige nedbør under et sommerdøgn i Danmark er i gennemsnit 2 mm. Det svarer til 20 m³ vand pr. hektar pr. døgn. Antag, at samme mængde vand ved hjælp af vindenergi skal pumpes op fra et vandløb til et ti meter højere beliggende bassin for kunstvanding. Hvor stor skal vindmøllen være? Ved vindhastigheden 6 m/sek yder en vindmøllen med propeldiameteren 1 m akseleffekten 38 W. Krumtapmekanismen, stangen og pumpen antages tilsammen at have virkningsgraden 60%. Da pumpes 0,23 l/sek. I løbet af et døgn bliver det 20 m³. Med en meget lille vindmølle kan et stort markområde med afgrøder således kunstvandes, selv om det ikke er udpræget blæsende."
Billede af vindrose
Den største effekt opnås ved at have en mangebladet propel. Dog kan man også opnå en stor effekt med en propel, der ikke har så mange blade. En af disse kaldes hurtigløberen.
En hurtigløbende propel har små blade. Under stormvejr udsættes den derfor ikke for så meget som en vindrose.
Hurtigløberen stammer fra 1920'erne, hvor man i Frankrig havde konstrueret en vindmølle, der havde en propeldiameter på 20 m. Den havde to blade. Manden, der opførte den, hed G.J.M. Darrieus. Hvis man dengang havde haft alt det udstyr man har i dag, ville møllen have været svær at overgå, selv i dag.
Darrieus har fået en rotor opkaldt efter sig, således at den hedder Darrieus-rotoren. Den har dog endnu ikke været i brug. I Canada har man afprøvet den i en vindtunnel. Her man så lavet beregninger på dens ydelse. Man fandt således ud af at den ikke udvinder så meget energi som de sædvanlige vindmøller.
Den er meget svær at får startet, og den må derfor udstyres med en hjælpemotor eller noget lignende. Det skal også nævnes at Darrieus selv anbefalede hurtigløberen.
7 kW-mølle.
Beskrivelse af en 7 kW-mølle. Energiforbruget i et enfamilieshus er i gennemsnit årligt 25000 kWh. Hvis huset ligger på et sted med meget blæst, vil det være en god idé at tilføre noget af energien fra en vindmølle. Den kan klare at varme en mængde vand op, som skulle kunne række til 2 døgn.
Ved 8-9 m/sek afgiver vindmøllen fuld effekt. Selve propellen bør være placeret så højt at den undgår "vindskygge" fra huse og træer - altså huse og træer, der gør at der ikke er så meget vind, som der kunne være.
Vindmøllen er beregnet til at kunne klare sig selv, men den skal efterses en gang imellem. Det kunne f. eks. være at den skulle smøres.
Gondolen består af et stift fundament, hvor indtil flere dele af møllen er skruet fast. Gondolen skal kunne have mulighed for at bevæge sig, så den kan få det bedst mulige udbytte af vinden. Den kan fremstilles af træ.
Til propelaksellejet anvendes et sporkugleleje. Tandhjulsgearet er et dobbeltcylindrisk. Dets tænder og kugleleje smøres med olien, der bliver ført rundt af tandhjulene. Olien skal efterses 2 gange årligt og skiftes, hvis det er nødvendigt.
Den bedste type elektriske generator, man kan anvende er en seriemagnetiseret jævnstrømsgenerator. Disse bliver dog ikke produceret i så stor en mængde, så i stedet bruger man shuntmagnetiserede jævnstrømsgeneratorer.
Propelbladende er drejelige ved navet. En stang på hvert propelblad parallelkobler bladenes drejevinkler.
Et led, der kræver aerodynamiske egenskaber - rotoren. Dette er kort sagt en roterende aksel, hvorpå man har anbragt vingerne/bladende. Jo kraftigere vinden er, jo hurtigere drejer rotoren rundt.
Det enkelte blad kan have forskellige opbygninger. Det kan være bygget op som en enkelt plade eller med varierende tykkelse. Når man skal vælge hvilken type blad man skal bruge, er de to parametre, man skal tag hensyn til. Styrkekravene og de aerodynamiske egenskaber.
Billede af et blad
Da vinden bremses meget hurtigt kan den kun følge et meget præcist profil. Hvis profilet er den mindste smule skævt kan der ske store tab af energi. Altså er det godt med gode aerodynamiske egenskaber, men hvis der er meget vind skal bladet jo også kunne holde til en stor belastning. På det øverste billede er der ingen afvigning, men på det nederste er der en temmelig stor afvigning. Bemærk vindmønstrene efter bladene - vinden går fra venstre mod højre. Propelbladende er drejelige ved navet. En stang på hvert propelblad parallelkobler bladenes drejevinkler.
