Tillbaka till: Vindkraftskurs
Lärandemål
När du som handläggare får in en ansökan för ett vindkraftsprojekt är det bra att veta lite mer vindresurser för att förstå den föreslagna placeringen bättre.
Genom att ta del av detta moment ska du
- få en inblick i ett områdes förutsättningar för vindenergiproduktion beträffande terräng, topografi och vindförhållanden etc.
- kunna förstå resultat från produktionsberäkningar
- få inblick i hur man kan göra ekonomiska kalkyler för en projektering samt vilka parametrar som har betydelse i sådana kalkyler
Hur uppstår vinden?
Solen värmer jorden och då uppstår temperaturskillnader, vilket i sin tur ger skillnader i lufttryck mellan olika platser.
Vinden uppkommer av att luftmassor rör sig från områden med högre lufttryck till områden med lägre lufttryck för att jämna ut skillnaderna.
Klicka dig fram i bilden nedan för att lära dig mer.
Hadley cells
Den vertikala cirkulationen med Hadleycellerna är avgörande för den globala cirkulationen av luftströmmarna.
Varm luft stiger uppåt från ekvatorn och en del rör sig mot de högre latituderna och de subtropiska högtrycken där och en del går tillbaka mot ekvatorns konvergensbälte, där luftströmmen då kallas passadvindar.
Västvindsbältet
Sverige påverkas i hög grad av det så kallade västvindsbältet som orsakas av att lågtryck bildas över Atlanten och sedan rör sig i nordortlig riktning upp över Storbritannien och Skandinavien. Västvindbältet leder till att vi ofta har vindar som blåser från väst eller sydväst, det är med andra ord den förhärskande vindriktningen. Påtagligast är dessa vindriktningar i södra Sverige, i norr varierar vindriktningen betydligt mer.
Föreläsning "Global Properties", Hans Bergström, Uppsala universitet
Vindresurser i Sverige
MIUU Kartering
MIUU-karteringen ligger till grund för Energimyndighetens urval av platser till Riksintressen för vindbruk. Den ger en grov uppskattning om var vi har bra vindresurser i Sverige.
Den innehåller årsmedelvindar med en upplösning på rutor om 500 m gånger 500 m och beräknades för sju olika höjder från 80 till 140 meter över marknivå för den nationella vindkarteringen. Fler uppgifter kan fås genom kontakt med Uppsala universitet. Mer information finns under Nationell vindkartering hos Energimyndigheten.
New European Wind Atlas (NEWA) visar årsmedelvindar med en upplösning på rutor om 3 km gånger 3 km vid olika höjder. Man kan också ladda ner tidsserier av vinddata för vidare analyser.
Klicka dig fram i bilden bredvid för att få veta mer om vindhastigheterna.
3,5 - 7,0 meter per sekund
I de här färgområdena är vindarna förmodligen för låga att bedriva lönsamt vindbruk.
Ökande tornhöjder ger möjlighet för vindkraftverket att utnyttja högre vindhastigheter.
7,0 - 9,5 meter per sekund
Detta är områden som kan vara värdefulla att försöka utnyttja i så stor utsträckning som möjligt för att utvinna energi. Vindar längs kuster och till havs är de med högst årsmedelvindar. Där ingår även Vänern och andra öppna vattenspeglar. Det blåser också bra i inlandet och högre tornhöjder kan möjliggöra större områden med goda vindresurser.
Vindar inom de här färgområdena kan vara bra för vindkraftslokalisering. Var som helst inom dessa områden med lämplig terräng kan det vara rimligt för en projektör att satsa på att göra vindmätningar för att utreda vindresursen.
I den kommunala översiktsplaneringen är det bra för planeraren att vara medveten om var dessa områden finns i kommunen.
Var ett vindkraftsprojekt lokaliseras avgörs även av kostnadsfaktorer. Ett projekt till havs blir dyrare än ett projekt på land.
Vindens betydelse
Vindar på högre höjder påverkas i stort sett bara av skillnader i lufttryck och jordens rotation.
Markens beskaffenhet har mycket liten påverkan på vindarna i dessa övre luftskikt. Sådana vindar benämns geostrofiska vindar och återfinns vanligen på 500 till 1 000 meters höjd över marken och uppåt.
Vind blir till el
Hos dagens vindkraftverk ligger de vanligaste verkningsgraderna på ett effektuttag av vindenergin mellan 35-55 %.
Ett modernt vindkraftverk uppnår sin fulla effekt vid 12-15 m/s och håller i stort sett samma effekt upp till vindkraftverkets stoppläge, vid 24-25 m/s.
Vindkraftverkets uppbromsning och omformning av vinden börjar en bit framför vindkraftverket och fortsätter sedan efter vindkraftverket, innan vinden återtar sin ursprungliga form och riktning.
Det man numera kallar för Betz’ lag innebär att det i teorin skulle vara möjligt att maximalt utvinna ca 59,3 % (16/27) av vindens energi i ett vindkraftverk. Rörelseenergi blir till elektrisk energi.
Hur mycket el produceras?
Hur beräknas elproduktionen?
Det här är Nils-Erik som är vindkraftsprojektör. Han undersöker förutsättningar för en vindkraftspark. Vindkraftsparken ligger i ett slättområde med lägre vegetation, dungar av träd och en del gårdar.
Nils-Erik behöver först ta reda på hur mycket elenergi som vindkraftsparken kommer att producera. Han börjar med att göra en preliminär elproduktionsberäkning.
Vindkraftsparken har 12 vindkraftsverk. Varje verk en rotordiameter på 162 meter och en kapacitet på 6,2 MW vilket ger en sammanlagd kapacitet på 74,4 MW för hela vindparken. Nils-Erik räknar med 25 års driftstid. Vindkraftverken har en navhöjd på 166 meter och 247 meters totalhöjd.
Beräkning av elproduktion
Bedömning av vindresurser och möjlig elproduktion på en plats kan göras med olika noggrannhet beroende på syftet. I den enklaste bedömningen tar man reda på medelvindhastigheten vid navhöjd med hjälp av en vindkartering. Vid mer utförliga undersökningar kan man ta hjälp av beräkningsprogram såsom WaSP eller WindSim. Då behöver man veta terrängens råhet och höjd samt historiska mätdata. Vindhastighet, vindriktning, temperatur, lufttryck och turbulens vid olika höjder ingår i dessa mätdata och i vissa fall även risk för isbildning.
Terrängen spelar stor roll för hur mycket av vindens energi som kan utvinnas. Vinden bromsas av vegetation, hus och andra hinder och förlorar på så sätt energi. Ju högre och tätare vegetation, hus och hinder är desto mer bromsas vinden. Kullar och dalar kan accelerera vinden och mer energi kan tas upp. Högre upp från marken avtar den bromsande effekten. Därför kommer vindkraftverkets höjd att ha inverkan på den årliga produktionen. Andra faktorer som påverkar är hur kuperad terrängen är och väderförhållanden.
I produktionsberäkningen för vindkraftsparken ökar produktiviteten med vindkraftverkens höjd.
Slutresultat av produktionsberäkningar
Nils-Erik går vidare i nästa steg och utreder den ekonomiska kalkylen. Hans preliminära produktionsberäkningar visar att vindkraftsparken som har en beräknad produktion av 294 GWh per år, försörjer 58 800 villor med hushållsel (5000kWh/år) eller 14 700 villor med eluppvärmning (20 000kWh/år).
Vad kan nils-erik få betalt för den producerade elen?
Nils-Erik går vidare i nästa steg och utreder den ekonomiska kalkylen. Hans preliminära produktionsberäkningar visar att vindkraftsparken som har en beräknad produktion av 294 GWh per år, försörjer 58 800 villor med hushållsel (5000kWh/år) eller 14 700 villor med eluppvärmning (20 000kWh/år).
Intäkter
Intäkterna bestäms av hur mycket elenergi som produceras, d.v.s. hur många kilowattimmar (kWh) som levereras till elnätet, samt på elpriset när elen levereras och övriga intäkter.
Totala intäkter
De totala intäkterna får man genom att multiplicera elproduktionen med elpriset vid försäljningstillfället plus ersättning för elcertifikat, ursprungsgarantier och stödtjänster.
På den svenska elmarknaden gäller generellt att när det blåser mycket står vindkraften för en betydande andel av elproduktion och då blir elpriset ofta lägre än när det blåser mindre. Andra elproducenter som vattenkraft, kan lättare reglera sin produktion och därmed sälja när de får mer betalt.
Ekonomisk kalkyl och lönsamhet
Förutsättningar för en god ekonomi i ett vindkraftsprojekt avgörs till största delen av vindresurser, kapital-, drifts- och finansieringskostnader, vindkraftsparkens livslängd, samt elpris och elmarknad.
Ett vindkraftverk ska anpassas till platsen med avseende på vindklass, navhöjd och längd på rotorbladen och många andra designdetaljer, vilka alla utgör olika kostnadsfaktorer.
Klicka på vindkraftverket för att se Nils-Eriks ekonomiska kalkyl som är baserad på förutsättningar från 2025.
Intäkter
Vindkraftsproducenten säljer sin el på elmarknaden, sina ursprungsgarantier och sina eventuella elcertifikat på certifikatmarknaden. Dessutom kan vindkraftsproducenten också sälja stödtjänster om inkomsten blir högre än att sälja elen direkt. De utgör tillsammans intäkterna som producenten får.
Intäkterna från elproduktion var omkring 43 öre per kWh (Sverige SE 3) i maj 2025 och beräknades vara ca 45 öre per kWh för kostnadskalkylen som ett genomsnitt för de senaste tre åren.
Elpriser
På elmarknaden Nord Pool Spot visas elpriser dagligen. Priset bestäms av tillgång och efterfrågan som varierar från timme till timme. Sedan den 1 november 2011 finns i Sverige fyra olika elområden som har olika prissättning. Priserna kan följas på Nord Pools Spotmarknad.
Elcertifikatpriser
Elcertifikatsystemet i Sverige stödjer förnybar elproduktion genom att producenten får ett certifikat för varje producerat MWh el. Certifikatet säljs sedan på en marknad där elhandelsbolag köper in en av riksdagen specificerad kvot av certifikat.
Stoppdatum för att kunna ansluta sig till systemet är den 31 december 2021 och det räcker som längst i 15 år.
Ett överskott av certifikat har lett till låga elcertifikatpriser som i sin tur beror på en lägre konsumtion av och stor utbyggnad de senaste åren, vilket gör att tillskottet från elcertifikaten är obetydliga i kostnadskalkylen.
Mer om elcertifikatsystemet och priser läser du nedan.
Produktion
Årsproduktionen hos ett vindkraftverk bestäms av vindkraftverkets prestanda och hur mycket det blåser.
Totala intäkter
Vindkraftproducenten säljer sin el på elmarknaden och sina elcertifikat på certifikatmarknaden. De utgör tillsammans intäkterna som producenten får.
Intäkterna från elproduktion var omkring 44 öre per kWh i augusti 2019 och beräknades vara ca 33 öre per kWh för kostnadskalkylen.
Produktionskostnader
Produktionskostnader för vindkraft har sjunkit betydligt under de senaste åren. Beräkningar baserade på den historiska kostnadsutvecklingen visar en reduktion motsvarande 16 procent under perioden 2016–2020, varför produktionskostnad för vindkraft antas uppgå till cirka 0,36 kr/kWh år 2020.
Vindens energi
Vindkraftpark/utformning 1 har lägre navhöjd, 100 m istället för 150 m, och får då en lägre medelvind på 7,4 m/s vilket också ger en lägre elproduktion. Beräkningen av inkomster och utgifter visar att denna vindkraftspark har svårt att bli lönsam.
Vindkraftspark/utformning 2 har en högre navhöjd, 150 m i stället för 100 m, och får då en högre medelvind på 8,2 m/s vilket också ger en högre elproduktion. Beräkningen av inkomster och utgifter visar att vindkraftsparken har möjlighet att bli lönsam.
Nils-Erik kommer fram till att vindkraftsparken behöver en hög elproduktion och stabila höga elpriser för att vara lönsam, se positivt NPV (Net present value eller nettonuvärde), i den ekonomiska kalkylen.
Som vi har sett här i avsnittet är det endast vindkraftsparker med de allra bästa förutsättningarna som kan bli lönsamma idag.
Bra jobbat! Detta markerar slutet på modul 1.