Kan vindmøller ændre Jordens rotation?
CLASSIC: Flere læsere har stillet skarpe spørgsmål om vindmøller. Her kan du læse, om der er grænser for størrelsen, om man kan gemme energien og om det kan ændre vores planet at have mange møller oppe på samme tid.

Forskere diskuterer, om vindmøller spiller ind på vejret, men kan de ligefrem påvirke Jordens rotation og måske endda ændre vores døgnrytme? (Foto: Colourbox)

Forskere diskuterer, om vindmøller spiller ind på vejret, men kan de ligefrem påvirke Jordens rotation og måske endda ændre vores døgnrytme? (Foto: Colourbox)

 

Spørg Videnskaben har efterhånden eksisteret i en del år. Det er blevet til tusindvis af spørgsmål om alt mellem himmel og jord - og en ganske pæn del handler om vindmøller.

Det er desværre langt fra muligt at give alle et svar, men nu tager vi tyren ved hornene og kaster os over 10 af de sjoveste vindmølle-spørgsmål fra bunken. I denne artikel kan du læse svarene på de fire første.

Seniorforsker Mac Gaunaa fra Afdelingen for Vindenergi på Risø DTU stiller sin ekspertise til rådighed, og med lidt bistand til serien fra kolleger fra andre afdelinger af Risø DTU, samt fra Naturhistorisk Museum i Århus, skal vi nok få afdækket fakta, som du ikke anede om vindmøller.

1) Hvor stor kan en vindmølle være?

Kan man bare bygge helt op til skyerne, så man får en kæmpestor vindmølle, der trækker rigtigt meget, eller er der begrænsninger af den ene eller den anden art, lyder det i en mail fra Lise Lotte Hansen.

Mac Gaunaa fortæller, at den største principielle forhindring er økonomi; det ville være ufattelig dyrt at bygge en vindmølle på f.eks. en kilometer i højden, og den skulle producere så meget strøm for at tjene sig selv hjem, at det formentlig ville være et tåbeligt projekt at kaste sig over.

»Men der er også nogle praktiske problemer. Hvis man gør dimensionerne på en mølle dobbelt så store, bliver det overstrøgede rotor-areal (arealet rotorerne dækker, red.) fire gange større, og materialeforbruget bliver i alt hele otte gange større.«

»Den producerede mængde vindenergi hænger sammen med det overstrøgede rotor-areal, og det betyder, at materialeforbruget stiger dobbelt så meget som energiproduktionen. Vægten stiger med dobbelt så meget som kraften fra aerodynamikken, så på et tidspunkt bliver det svært for møllen at holde sine egne vinger på grund af vægten.«

»Det er svært at sige, hvor grænsen præcis går for, hvor stor møllen kan blive. Man forsker også løbende i, hvordan man kan gøre materialer lettere, så hvis man vil lave en dobbelt så stor mølle, får man måske en mølle, der kun er fem gange tungere i stedet for otte gange.«

»Man skal også tænke på, at praktiske forhold kan spille ind. For eksempel skal vingerne transporteres fra fabrikken, og nogle af de store vinger i dag er 62 meter lange. Forestil dig at transportere nogle meget større vinger gennem en rundkørsel eller et sving på vejen. Det hele bliver uforholdsmæssigt besværligt.«

Fakta

VIDSTE DU?

En vindmølle er kort sagt en maskine, der kan omdanne vindenergi til bl.a. elektrisk energi.

Den el-producerende vindmølle blev opfundet af danske Poul la Cour, som i 1891 opstillede en forsøgsmølle på Askov Højskole.

Poul la Cour blev dengang kaldt "Danmarks Edison". Hans forsøgscenter fra 1897 i Askov er i dag som museum for Danmarks vindmøllehistorie.

Kilder: Den Store Danske og Poul la Cour Museet

 

»Når man stiller sådan et spørgsmål skal man grundlæggende tænke over, at dét der driver hele værket, er kroner og øre. Ingen gider bygge en kæmpestor mølle, hvis det ikke rentabelt.«

»Og når det ikke er så interessant fra et økonomisk synspunkt, har vi heller ikke så meget fokus på det i forskningsmiljøet, og så er det svært at give helt præcise svar,« lyder det fra Mac Gaunaa.

Vor læser Rasmus Overgaard er mere interesseret i energien fra vindmøllerne. Han spørger:

2) Kan man kombinere solenergi og vandenergi med vindmølleenergi?

Svaret er kort og godt, at ja, det kan man godt, men fordi økonomi i sidste ende afgør, hvad man satser på, giver det bedre mening i Danmark kun at investere i en vindenergipark end en park med sol- eller bølgeenergi.

Man får simpelthen mest el pr. investerede krone i vindenergi, forklarer Mac Gaunaa.

»Vi får det meste af vores energi fra kulkraft, og kulkraftværker er uhyre dyre at bygge - men nu har vi dem, og så fyrer vi kul af, fordi energiprisen for kul er lav.«

»Hvis vi mener, at vi skal forlade verden i samme stand, som vi fik den, så er vindenergi noget af det billigste vedvarende energi, vi kan få. Men det er selvfølgelig en god idé at forske i solenergi og bølgeenergi, så det på sigt kan blive mere effektivt og på den måde billigere.«

Som altid med forskning har svaret visse forbehold.

»Problemet er, at vi ikke kan lagre elektricitet. Al det, vi bruger i vores pærer lige nu, bliver også lavet lige nu. Derfor er det nødvendigt med andre energikilder. Norge har f.eks. en masse højtliggende søer, som vi kan få energi fra, når vores egne vindmøller står stille.«

Det er meningen, at vindmøller skal gøre vores verden bedre, men er det sandsynligt, at de i virkeligheden gør det sværere for Jorden at dreje rundt?(Illustration: Colourbox)

Det svar leder direkte over til næste spørgsmål:

 

3) Hvorfor benytter man ikke en akkumulator i kælderen til opbevaring af el fra vindmøller?

Vor læser Henrik L. Jensen uddyber spørgsmålet i en mail:

»Mig bekendt var det ret store watt-ydelser, der gik til at drive ubådene under 1. og 2. verdenskrig. Kunne en lignende opdateret teknik benyttes til fredeligere formål i dag, f.eks. almindelig husholdning?«

Ifølge Mac Gaunaa har forskere længe været optaget af samme tanke, men de har endnu ikke fundet et svar - igen, fordi det skal kunne betale sig at leve ideen ud i praksis.

Man har blandt andet udforsket muligheden for at pumpe trykluft ned i et hulrum i undergrunden og gemme energi der, og for at pumpe vand op i højderne og slippe det fri på dage med sløj vind.

Begge dele har vist sig at være alt for dyrt - med mindre man har et landskab som i Norge - og af samme årsag hjælper det næppe i at lade sig inspirere af ubåde.

»I en ubåd kan man tillade sig at have enormt dyrt grej. Den luksus har man ikke i en husstand, og derfor skal man ud i andre løsninger, hvis man vil gemme el derhjemme,« lyder det fra Mac Gaunaa.

På Risø DTU forsker nogle af Mac Gaunaas kolleger i intelligente el-systemer. Forskerne forsøger blandt andet at finde nye måder at gemme energi på.

På en blæsende dansk sommerdag producerer Danmarks vindmøller mere strøm, end vi bruger. Derfor sender vi overskuds-el videre til især Norge, hvor man bruger det til at pumpe vand op i højtliggende søer.

Fakta

VIDSTE DU?

På en gennemsnitsdag bliver 20% af Danmarks energibehov dækket af vindenergi.

 

Vandet får lov at strømme ned igen, så man kan udvinde el med en generator på dage, hvor vinden er sløj i Danmark, og så løber el-trafikken den anden vej.

Forskerne arbejder groft sagt på at fjerne Norge fra energikæden. De undersøger bl.a., om en husholdning i fremtiden kan hente strøm fra et batteridrevet apparat, man ikke bruger.

Det kunne f.eks. være, at elbilen kunne levere lidt strøm til aftensmaden på el-kogepladen, hvis bilen alligevel først skal lade op i løbet af natten, hvor det blæser op, og der er mere vindenergi at tage af. Eller måske kan bilen vente med at få strøm til den næste solskinsdag, hvor man alligevel slapper af på stranden i stedet for at køre i bil.

»Sådan nogle intelligente el-systemer ville give lagre overalt, og det kommer måske en dag i én eller anden form,« siger Mac Gaunaa.

 

4) Er det muligt at ændre på Jordens rotation med vindmølleparker?

Flere danskere foldede ørerne ekstra ud, da radioen for halvandet år siden berettede om en revolutionerende opdagelse.

Dansk forskning viste, at de udbredte vindmøller efterhånden fangede så meget vind, at de bremsede Jordens rotation om sin egen akse og på den måde gjorde døgnet lidt længere.

Måske er det den historie, der har fået familien Jakobsen Petersen til at skrive et kortfattet spørgsmål til Spørg Videnskaben - men historien har næppe hold i virkeligheden. Mac Gaunaa tvivler i hvert fald stærkt på, at vindmøller kan påvirke Jordens omdrejningshastighed.

»En vindmølle trækker ganske vist energi ud af vinden og overfører i den proces en kraft fra vinden til jorden. Jorden bliver påvirket gennem møllen med en kraft fra vinden i den ene retning, men til gengæld bliver vinden påvirket med en lige så stor modsatrettet kraft gennem møllen.«

»Men det er indre spændinger i jord/atmosfære-systemet. Hvis man skal ændre på Jordens rotationsenergi, skal noget udefrakommende vekselvirke med den.«

Fakta

Spørg Videnskaben Classic Denne artikel er en genudgivelse fra Spørg Videnskabens arkiver. Den blev oprindelig bragt på Videnskab.dk 29. november 2010.

»Tilsvarende kan indre spændinger jo heller ikke få et glas til at bevæge sig hen over en glat overflade af sig selv. Der skal en vekselvirkning til med omgivelserne; en kraft eller et moment, for at accelerere glasset på overfladen, « lyder det fra Mac Gaunaa.

Nyheden om den danske forskning fortalte i øvrigt, at vindmøllerne især ville skabe kvaler, fordi de længere døgn ville smadre vores tidssystem - og skulle de ekstra timer bruges til arbejde eller fritid?

Hvis nogen skulle være i tvivl, blev historien bragt 1. april 2009; endda i en svensk avis.

 

Aprilsnar var plagiat

Aprilsnaren lyder måske original, men den er faktisk et plagiat af et påfund fra Robert Mikkelsen, der i dag er lektor på DTU Mekanik.

Robert Mikkelsen sendte i 2005 en pressemeddelelse til DR om, at vindmøller satte ekstra tryk på Jordens rotation, så vi mister et kvarter på 25 år. Det betyder med tiden, at året vil blive på 373 dage, hvilket måske giver mere ferie til de arbejdende, men i hvert fald giver trækfugle bedre tid til at nå frem til deres ynglepladser - lyder det.

Du kan se den originale aprilsnar i sin helhed i boksen under artiklen.

Spørg Videnskaben sender T-shirts af sted til de fire spørgere og takker Mac Gaunaa for at levere energi til 1. etape. Du kan læse flere spørgsmål og svar om vindmøller i artiklen Hvorfor har vindmøller tre vinger?

Hvis du har svært ved at vente, kan du finde svar på andre spørgsmål i Spørg Videnskaben eller selv stille spørgsmål - gerne om alt muligt andet end vindmøller - ved at sende en mail til sv@videnskab.dk.

DTU's aprilsnar 2005: Vindmøller hjælper til øget rotation af Jorden

»En accelererende jordrotation er en hidtil overset effekt i forbindelse med den tiltagende omsætning af vindmøller. Således er det konstateret ved måling med atomure i Frankfurt, at rotations hastigheden er øget med svarende til et sekund på et år og tendensen er stigende.

Forklaringen på effekten skal findes i de stærke kræfter, der virker på vindmøllevingerne og de tilsvarende reaktions kræfter, som formuleret i Newton 3. lov, overføres gennem mølletårnet til jordoverfladen.

Det grundlæggende princip, der får vindmøller til at virke, er at vingerne opbremser den indkommende luft til en tredjedel bag ved møllen. Opbremsningen er så kraftig, at en mølle med en diameter på ca. 100m ved 10m/s skal opbremse op mod 100 tons luft og derved opstår reaktionskræfterne. Reaktionskræfter er så betydelige, at det nu er eftervist ved uhyre præcise målinger med atomure, at omdrejningstallet for jorden accelererer.

Forklaringen på, at rotationen øges, skal findes i den dominerende vestlige vindretning der, hersker på den nordlige halvkugle, hvor langt hovedparten af verdens vindmøller er placeret. Den ulige fordeling af vindmøller vil ydere mere forsage, at orienteringen af jordens rotations akse i fremtiden vil begynde at wobble med ± 5.6o i forhold til den nuværende retning på 23.5o med en cyklus på 256.4 år.

Reaktions kræfter har været kendt siden Newton formulerede dem i 1687, og i princippet findes de overalt i hverdagen. Således er de også tilstede, når folk kører rundt i deres biler og dermed sætter af på jorden for at komme frem. Hvis jordens befolkning besluttede sig for at køre den samme vej rundt om jorden ville de være i stand til at stoppe jordens rotation på et år. Men da næsten alle biler kører på en måde, hvor de oftest ender der hvor de startede, f.eks. til og fra arbejde, er der ikke nogen netto effekt på jordrotationen.

Den øgede jordrotation står i klar modstrid med tidligere observationer, der hidtil har vist, at jordens omdrejnings hastighed var faldende og endvidere medført, at der med jævne mellemrum korrigeres ved at lægge 1 sekund til ved årsskiftet, et såkaldt skudsekund. Siden 1963 har der indtil videre været 17 sådanne korrektioner, men nu er trenden vendt.

Komplicerede numeriske simuleringer, gennemført af forskere i vindmølle aerodynamik på Danmarks Tekniske Universitet forudsiger, at effekten er så kraftig, at det på en 5 års periode vil føre til at det ene sekund der hidtil er lagt til hver 2-3 år nu skal trækkes fra 1 gang om måneden. På en 25 års periode vil det føre til, at døgnet er forkortet med ca.15 minutter, hvorefter accelerationen vil begynde at aftage over yderligger 25 år, og døgnet vil derefter have en længde på ca.23 timer og 30 minutter.

Den stabiliserende effekt, der vil fastholde døgnet på ca. 23.30, skyldes de øgede havstrømme, der vil bremse en ukontrollabel acceleration. Det skønnes i øvrigt, at havstrømmene og i særdeleshed Golfstrømmen, vil nyde stor gavn at en øget jordrotation. Den drivende Corriolis kraft der styrer havstrømmene, er direkte koblet til omdrejningshastigheden og vil kunne øge Golfstrømmen således, at den kan modstå den aftagende salt koncentrations pumpe, der syd for Island har stor indflydelse på Golfstrømmens retning og styrke.

Indflydelsen på de fleste biologiske systemer ved en øget jordrotation vurderes af biologer generelt til at være positiv. Alene det faktum at der om 50 år vil være 373 dage på et år og dermed 8 dage mere, vil bl.a. give trækfugle mere effektiv tid til når frem til ynglepladser. Men mennesker med en udpræget trang til at sove længe om morgen, må indstille sig på, at de må redefinere deres søvnbehov for at kunne få noget som helst ud af dagen.

For de fleste lønmodtagere er der derimod lyse udsigter til at få gjort noget ordentligt ved den 6’te ferie uge og måske endda begynde på en 7’ende, idet hovedparten af de 8 dage naturligt bør tilfalde almindelige menneskes fritid. Politisk, vil dette nok føre til en del debat i fremtiden, da skattegrundlaget hænger sammen med antallet af dage på et år og formodentligt skal bevares.

Der er ikke fuldstændig enighed blandt forskerne på Fluid Mekanik på MEK/DTU om disse estimater er korrekte, og der mangler stadig de sidste beregninger, der blev påbegyndt april sidste år. Forskerne står delt i forhold til det nøjagtige antal dage året vil øges med. To fra forskergruppen hævder, at forøgelsen vil være præcis 1 uge, mens resten af forskergruppen har regnet frem til 8 dage. Der er derfor påbegyndt et mere detaljeret beregnings studie af hvor meget døgnlængden vil reduceres og de endelige resultater skønnes at foreligge primo april år 2006.

Det vurderes i øvrigt af DTU forskere, at hvis jordens befolkning skulle ønske at bevare jordens nuværende omdrejningstal, så kan det umiddelbart løses ved at udjævne fordelingen af vindmøller på jorden, dvs. i første omgang øge eksporten af vindmøller til lande syd for ækvator. Det kræver dog umiddelbar handling, idet der er en deficit mellem nord og syd svarende til 10 års produktion for verdens samlede producenter, til en værdi af i størrelses orden 700mia kr.

At der i fremtiden vil være 373 dage på et år kan virke overvældende for nogle, men den skeptiske læser bør løse følgende opgaver, der helt sikkert vil fjerne en hver tvivl om effekten af reaktion kræfters indflydelse på jordens rotations hastighed.«

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.