Alle kraftværker og elektricitetsproducerende apparater er udstyret med såkaldte mærkeplader, hvorpå er anført den energimængde pr. tidsenhed, de kan levere. Energimængden, eller effekten, som den hedder udtrykkes i watt, som er energi pr. sekund. Et kulkraftværk kan således have en effekt på 1000 MW (megawatt – eller millioner watt). En stor vindmølle har i dag en effekt på omkring 10 MW. Det må så betyde, at 100 møller – med en samlet effekt på 1000 MW må svare til ovennævnte kulkraftværk.
Ikke helt. Kulkraftværket kan regulere sin produktion op og ned, og f.eks. indstilles til at levere 900 MW kontinuerligt over mange timer. Det kan også skrues højere op, helt op til de 1000 MW. Så længe der er kul til rådighed, kan kraftværket køre med produktion på disse niveauer, dog bortset fra måske en uge eller to hvert år, hvor man stopper det for at udføre vedligehold og reparationer.
Man kan så regne ud, hvor meget man i gennemsnit kan forvente at få ud af sit kraftværk. Med to ugers stop får man op til ca. 95 % af effekten ud i gennemsnit, hvis man kører hårdt på.
I praksis vil man ofte køre med en lidt lavere udnyttelse, for at have reservekapacitet til rådighed, hvis forbruget pludseligt stiger til et højere niveau. Men typisk vil man regne med at kunne få op til 90 % ud af sit kulkraftværk.
Med vindmøller (og solceller) er det helt anderledes. Deres produktion svinger fra dag til dag, afhængigt af vinden, og kun relativt sjældent vil vores 1000 MW vindmøllepark nå op i nærheden af de 1000 MW. Oftest vil den ligge langt lavere og ind i mellem helt nede på nul, når vinden er for svag. I gennemsnit leverer vindmøller således fra 20-50 % af deres mærkepladeeffekt. Hvad værre er, det er ikke os, der bestemmer hvornår, de leverer noget, det er helt uafhængigt af forbruget.
Det betyder selvfølgeligt, at den energimængde, vi får fra vores 1000 MW møller kun vil være 25-55 % af den vi får fra kulkraftværket. Med solceller er det endnu værre, her i Danmark er vi helt nede på 10-12 % udnyttelse af effekten, og dermed leverer 1000 MW solceller over året kun 11-13 % af den energi, som vores kulkraftværk af samme størrelse producerer.
Ser vi på omkostningerne ved de forskellige energikilder, så hører vi ofte, at nu kan sol og vind generere elektricitet billigere end de fossilt drevne kraftværker. Det kan de måske også, når de producerer, men man glemmer, at der er behov for 100 % backup fra de andre kilder, for at elsystemet skal fungere. Dvs. at kul-, olie- eller gasfyrede anlæg skal være klar til at tage over, når solen går ned eller vinden svigter. Når vindmøllerne så igen kommer i gang, kan vi skrue ned igen for de andre kraftværker. Resultatet er selvfølgeligt, at deres drift bliver meget mindre stabil og derved meget mere uøkonomisk, deres kapacitet bliver dårligt udnyttet, og driften mindre optimal. Dårlig kapacitetsudnyttelse forøger selvfølgeligt kapitalomkostningerne (forrentningen af investeringen) pr. produceret energienhed.
Man kan nu indføre et begreb ”Bidrag til system-tilstrækkelighed” (system adequacy contribution), målt i MW og som tager højde for de forskellige faktorer. For kulkraftværket vil bidraget stadigvæk være de ca. 90 % af mærkepladeeffekten, det er den mængde man kan have tiltro til at få, når man har brug for den.
Et andet tal er selvfølgeligt den årlige produktion, man kan forvente, målt i MWh, megawatt-timer. For kulkraftværket ville det være 1000 MW x 90 % x 8760 h = 7.884.000 MWh, eller 7,9 TWh.
En vindmøllepark med en udnyttelse på 30 % vil tilsvarende have produceret 2,7 TWh
Bidraget til system-tilstrækkelighed er sværere at beregne retfærdigt for f.eks. vindmøller, fordi deres svingende produktion jo forværrer situationen for de andre kilder. Vedlagte artikel viser en graf for USA’s elforsyning, splittet op på de enkelte teknologier. Her er vist de samlede mærkepladeeffekter og så noget, man kalder et ”pålideligt bidrag til kapaciteten” (Firm capacity contribution) til elforsyningen.
Her ser man den installerede effekt i USA i 2018 for de forskellige typer, i MW. Den totale (mærkeplade-)kapacitet af vind og sol er stadigvæk langt mindre end de fleste af de øvrige, men det bemærkelsesværdige er sol og vinds meget lave ”pålidelige bidrag”, de ligger helt nede omkring hhv. 7 og 12 %, hvor kraftværker typisk ligger omkring 90-95 %.
Danish
Det er en rigtig fin artikel. Overvej et genopslag med nye tal fra “Dogger Bank Wind Farm” – den nye darling af venner af vindkraftanlæg. https://doggerbank.com
Jeg var ud for en shit storm af vindkraftentusiaster, der kastede vildt med tal omkring sig. At de her nye vindmøller (som er under opførelse….) har en cf (capacity factor) mellem 60-64%. Det lyder jo voldsomt godt. Jeg kan bare ikke finde tallene.
Hellere sagt – officielle tal er lavere, også for offshore wind farms.
Center for Sustainable Systems, Michigan University, siger:
The theoretical maximum efficiency of a turbine is ~59%, also known as the Betz Limit. Most turbines extract ~50% of the energy from the wind that passes through the rotor area.
The capacity factor of a wind turbine is its average power output divided by its maximum power capability. Capacity factor of land based wind in the U.S. ranges from 21% to 52% and averages 35%.
Offshore winds are generally stronger than on land, and capacity factors are higher on average (expected to reach 60% by 2050 for new projects), but offshore wind farms are more expensive to build and maintain.
Kilde: https://css.umich.edu/publications/factsheets/energy/wind-energy-factsheet#:~:text=Most%20turbines%20extract%20~50%25%20of,passes%20through%20the%20rotor%20area.&text=The%20capacity%20factor%20of%20a,by%20its%20maximum%20power%20capability.&text=Capacity%20factor%20of%20land%20based,52%25%20and%20averages%2035%25.
Så de 60% regner de med i 2050? Interessant.
Men vi finder også fakta fra offshore vindkraft der er installeret i nordsøen.
Og her kan man se tydeligt, at kapacitetsfaktoren ikke er proportional til størrelsen eller effekten af vindmøllen. Det er noget, tror jeg, vindkraftentusiaster går og tror på. At det bare kræver større vindmøller, så bliver kapacitetsfaktoren bedre.
Her er en meget interessant webside, som jeg længe kiggede på i dag.
https://energynumbers.info/uk-offshore-wind-capacity-factors
Selv der i nordsøen er kapacitetsfaktoren ikke højere end max 53% (Hywind Scotland). Om møllen så står 100m eller 300m høj, og hvor meget el den producerer, påvirker ikke kapacitetsfaktoren. Så står forskel er der ikke i vindhastighed.
Med de to kilder i hånden tør jeg godt sige til vindkraftentusiaster: 64%? Næppe.
https://energynumbers.info/uk-offshore-wind-capacity-factors
Jeg så en gang, at de meget høje tal kom frem, fordi Vestas påbegyndte en ny serie af møller. Den første var på 12 MW og forventedes at have en kapacitetsfaktor på 50%. Senere ville der komme større modeller i serien – og i forhold til 12 MW-møllen ville de så komme op over 60% – af 12 MW vel at mærke. Sådan kan man jo fuske med tallene.
I øvrigt viser alle ædruelige tal om havvindens resultater, at man som regel ligger et stykke under de 50% i kapacitetsfaktor. Den ser endda ud til at være faldende i takt med at de individuelle møller bliver ældre.