GIS-øvelser om vindmøller i Danmark

Til GIS-øvelserne bør eleverne have kendskab til de vigtigste begreber mht. placering af vindmøller. Hvilket man kan få på fornemste vis via: https://videnomvind.dk/svar-paa-rede-haand/hvor-er-det-bedst-at-opstille-en-vindmoelle/ . De fleste lærebogssystemer har en generel indføring til Det globale vindsystem. Dette vil også være relevant at have på plads inden man begynder på disse øvelser.

Vi anvender følgende links til GIS-øvelserne: Et interaktivt kort over vindkraftanlæg, se manual sidst i dette dokument, http://drømstørre.dk/wp-content/wind/miller/windpower%20web/da/tour/wres/dkmap.htm . Desuden kan man finde data for energiproduktionen for vindmøller i Danmark via: https://energinet.dk/energisystem_fullscreen .

Opgaver, øvelser, hypoteser & eksperimenter til egne data og GIS-dataene

Nedenstående er der en række opgaver, øvelser og hypoteser, der kan anvendes i arbejdet med det interaktive kort og de andre links. Disse kan med fordel kombineres. Der er desuden opstillet et forslag til et elevdrevet eksperiment.

Opgaver, undersøgelser og hypoteser til GIS-dataene

Opgaver til GIS-dataene

– Undersøg udviklingen i energiinfrastrukturen på følgende link: https://ens.dk/sites/ens.dk/files/Statistik/foer_efter.pdf . Hvilken udvikling kan man se for vindmøller?

– Undersøg de kommende års udbygning af vindmøllesektoren, eks i forbindelse med klimaloven.

– Opstil argumenter for og imod vindmølleudbygningen

– Påvis at der er 1,25 gange mere energi, i vinden i Nordjylland, end i landet som gennemsnit!

– Redegør for placeringen af vindmøller i Danmark, inddrag herunder antallet af vindmøller i kystområder og indlandsområder.

– Beskriv energiproduktionen fra sammenlignelige vindmøller placeret ved henholdsvis havet og inde på land

– Redegør for variationen i vindmølle-energiproduktionen ved forskellige typer møller på sammenlignelige steder.

– Beskriv sammenhængen mellem vindmøllernes højde og energiproduktion, ved forskellige møller samme sted.

– Beskriv variationen i den modellerede vindenergi via; http://drømstørre.dk/wp-content/wind/miller/windpower%20web/da/tour/wres/dkmap.htm og Et interaktivt kort over vindkraftanlæg

Undersøgelser til GIS-dataene

– Undersøg antallet af vindmøller på kommunalt niveau.

– Undersøg hvor meget identiske vindmøller har produceret forskellige stede.

– Undersøg et område med mange afmeldte vindmøller (evt. vest for Lem).

– Undersøg hvilke mølletyper der er afmeldt og hvilke typer der er sat op, hvis nogle?

Hypoteser til GIS-dataene

– Opstil en hypotese om hvor der er flest vindmøller forskellige steder i landet?

– Undersøg hypotesen: Der er flest vindmøller placeret ved Vesterhavet.

– Opstil en hypotese der undersøger forskellen på alderen og vindmøllernes effekt.

– Undersøg via http://drømstørre.dk/wp-content/wind/miller/windpower%20web/da/tour/wres/dkmap.htm vindpotentialet i Danmark:  Opstil en hypotese om sammenhængen mellem vindretningen, vindhastigheden, ruhed og placeringen af vindmøller i Danmark.

– På baggrund af vindpotentialekortet( http://drømstørre.dk/wp-content/wind/miller/windpower%20web/da/tour/wres/dkmap.htm ) skal du opstille en hypotese om sammenhængen mellem vindpotentiale og placering af moderne vindmøller.

Eksperimenter med GIS-dataene

1)
Vurdering af gymnasiets nærområde som lokalitet for en vindmølle

Formål: Lav en vurdering af gymnasiets nærområde som lokalitet for en vindmølle. Inddrag GIS-data i vurderingen på lige fod med egne data. GIS-data: https://videnomvind.dk/svar-paa-rede-haand/hvor-er-det-bedst-at-opstille-en-vindmoelle/ , http://www.arcgis.com/home/webmap/viewer.html?webmap=4398142262974c4b9b41ac477d423dcd&extent=7.4005,54.9737,15.514,57.524  og http://drømstørre.dk/wp-content/wind/miller/windpower web/da/tour/wres/dkmap.htm

Ved hjælpe af et anemometer måles vindhastigheden på forskellige lokaliteter uden for gymnasiet. Disse noteres. Der skal foretages flere målinger, i forskellige højde, på forskellige steder, ved gymnasiets nærområde.

Databehandling

Undersøge forskellige højders betydning for vindhastigheden. ( https://videnomvind.dk/svar-paa-rede-haand/hvor-er-det-bedst-at-opstille-en-vindmoelle/). Udarbejd vindroser for jeres lokalitet(se manual nederst i dette dokument).

Vurder derefter ruheden for en udvalgte lokalitet, til at opstille en vindmølle, i gymnasiets nærområde.( http://drømstørre.dk/wp-content/wind/miller/windpower%20web/da/stat/unitsw.htm#roughness). Husk at tage jeres vindrose diagram med i overvejelserne om ruhed.

Opstil en hypotese angående sammenhængen mellem placeringen af vindmøller på lokaliteten under hensyntagen til vindretningen, ruheden og højden.

Konklusion

Konklusionen skal præsenteres som et kort oplæg med svar på jeres hypotese, om netop den enkelte gruppes lokalitet. Der skal præsenteres GIS-data og egne data som begrundelse for gruppens besvarelse af eksperimentet.

2)
Placering af vindmølle i Danmark med fokus på naboerne!

Opgaven kan stilles som en innovativ opgave, hvor man giver eleverne mulighed for at løse en planlægningsmæssig udfordring med vindmøller. Vi anvender udover de tidligere nævnte GIS-data også: http://kort.erst.dk/spatialmap?profile=vindmoeller , til denne øvelse/ dette eksperiment.

Øvelsesformulering:

Af jeres kommune er I blevet bedt om at placere 3 nye vindmøller i kommunen. De tre møller skal placeres samlet – og gældende lovgivning skal så vidt muligt overholdes.

  1. Opstil de hensyn som der ifølge dansk planlægning
    (https://planinfo.erhvervsstyrelsen.dk/sites/default/files/media/publikation/vejledning_06012015_web.pdf
    side : 15, 16 & 17) skal tages i forbindelse med placering af vindmøller.
  2. Diskutér hvilke hensyn der er kvalitativt og kvantitativt ved placeringen af vindmøller
  3. Via følgende link http://kort.erst.dk/spatialmap?profile=vindmoeller , kan man komme ind til en samling af GIS-data, der kan være til hjælp, i forbindelse med placering af vindmøller (se mere herom under “redskaber”). Kortene indeholder hver især forskellige informationer fx angående vindressourcer eller afstand til beboelse.

Udforsk først hjemmesiden og foretag der efter en udpegning for placering af møllerne. Der skal naturligvis i bedst mulige omfang tages hensyn til den dominerende vindretning og de planlægningsmæssige forhold I/vi har kendskab til. Neden for er der opstillet en plan for eksperimentalt arbejde for at bestemme vindstyrke og retning på en bestemt lokalitet.

4.  Argumenter for en placering af vindmøllerne i kommunen. Hvilke forhold har I taget mest/mindst hensyn til evt. helt har måttet undlade? Hvad synes I er det vigtigste man skal tage hensyn til.

5.  Indtegn jeres lokalitet for de 3 vindmøller i kommunen på et særskilt kort. Det kan gøres i menubjælken øverst under “Værktøjer”. Vælg “synlighed af møllen”.

6. Diskuter hvordan effektkurven for møller med den placering kunne se ud fra middelvindskort (https://globalwindatlas.info/area/Denmark ; i menuen til højre på siden kan man aflæse middelvinden for Danmark eller regionerne(eller vælg en af DMI´s stationer: https://www.dmi.dk/maalinger-seneste-24-timer/ ) . Desuden kan man aflæse middelvinden i forskellige højder, hvilket spiller en stor rolle mht. hvilken vindmøller man placerer). Beregn ud fra middelvinden hvilken effekt vinden har på jeres udvalgte lokalitet (se nedenfor). Man kan evt. også korrigere for ”Landsdelskorrektion” via https://videnomvind.dk/svar-paa-rede-haand/hvor-er-det-bedst-at-opstille-en-vindmoelle/ .

7. Præsenter jeres placeringen for de 3 vindmøller i kommunen for klassen.

Effekten fra elevernes forskellige lokaliteter kan indsamles og vurderes i et fælles skema. Vinderen er den gruppe som har den højeste effekt, under forudsætning af at placeringen holder de krav der er stillet for placering af vindmøller i Danmark!

3)
Bestemmelse af vindretning og vindhastighed

Formål:

At bestemme middelvind, vindstød og vindretning med anemometer

At få en forståelse for hvordan vinden påvirkes af landskabets ruhed.

At få forståelse for muligheder og begrænsninger forbundet med laboratorie- hhv. feltarbejde

Begreber:

Middelvind: Er den gennemsnitlige vindstyrke målt inden for ti minutter. Den højeste middelvind nogensinde målt i Danmark er:  39,5 m/s (142,2 km/t) den 28. oktober 2013 ved Røsnæs Fyr

Vindstød: Afvigelser fra middelvindhastigheden på højst et minut. I Danmark er rekorden vindstød på 53,5 m/s. Det svarer til en hastighed på 193 km/t. (Se : https://www.dmi.dk/maalinger-seneste-24-timer/)

Ruhed og ruhedsklasse:  En betegnelse for jordoverfladens lægivere for vinden som fx bygninger og skove. Alt efter lægiverens karakter og virkning på vinden tales om forskellige ruhedsklasser. (http://drømstørre.dk/wp-content/wind/miller/windpower%20web/da/stat/unitsw.htm#roughness)

Materialer:

  • Anemometer (vindmåler)
  • Kompas
  • Kort over området/Google Earth
  • Vimpel (pind med snor på)
  • Tidstager

Fremgangsmåde:

  1. Tjek middelvind og – retning på skolens egen vejrstation eller find stationsdata nær jeres lokalitet på: https://www.dmi.dk/vejrarkiv/ hvor man selv kan finde selv finde middelvinden i sin kommune eller https://globalwindatlas.info/area/Denmark 
  2. Udvælg på et kort eller i Google Earth områder med forskellige ruhedsklasser. Dette skal naturligvis ses i forhold til den vindretning som aktuelt dominerer. Udarbejd et skema ud fra ”Ruhedsklasse og Ruhedslængdetabel”: (http://drømstørre.dk/wp-content/wind/miller/windpower%20web/da/stat/unitsw.htm#roughness . Notér i dette skema jeres foreløbige (skrivebordsarbejde) overvejelser angående ruhedsklasse for udvalgte lokaliteter. Skemaet medbringes i felten.
  3. Pak relevant udstyr listet under “materialer” og gå/cykel ud til de udvalgte lokaliteter.
  4. Bestem og notér vindretning og middelvind i 2 meters højde.
    1. Middelvinden bestemmes i jeres tilfælde som den gennemsnitlige vindstyrke målt over 3 minutter
    2. Vindretningen bestemmes ved at holde vimplen i samme højde som anemometeret og med kompas bestemmes den retning som vinden kommer fra!
  5. Notér jer også styrken på vindstød
  6. Følg afslutningsvist op på bestemmelsen af ruhedsklassen foretaget på gymnasiet. Diskutér om der er grund til at ændre klassificeringen.

4)
Bestemmelse af vindens effekt

Bestem vindens effekt (energiindhold pr. sekund) for de tre lokaliteter (se ovenfor). Effekten af vinden (pr. areal) med forskellig hastighed kan udregnes ved hjælp af følgende formel:
P/A=½·ρ·v^3
Hvor:
P = effekten målt i watt
A= Arealet i m2
ρ=luftens densitet=1,225 kg/m3 (tør luft, ved normalt atmosfærisk tryk ved havets overflade og temp.15 C)
v3 = hastigheden i 3

Elevernes forskellige lokaliteter kan indsamles og vurderes i et fælles skema.

Manual til ”Et interaktivt kort over vindkraftanlæg”

Til GIS-øvelserne skal eleverne starte med at åbne nedenstående link:

Https://ens.dk/service/statistik-data-noegletal-og-kort/data-oversigt-over-energisektoren

->

Inden man åbner denne kan man orientere sig om: ”Stamdata for vindkraftanlæg. Beskrivelse af indholdet i oversigterne”. Her kan læse om alle de lag af informationer man kan få vist på det interaktive kort.

Åbn linket til :  ”Et interaktivt kort over vindkraftanlæg” .

Når man har åbnet det interaktive kort, vil man kunne se alle de registrerede vindmøller i Danmark.

# Ved at trykke på “Oplysninger” får man mulighed for at vælge hvilke vindmøller man vi vise på kortet. Man kan desuden få ”Signaturforklaringen” for kortet frem.

# I menuen “Baggrundskort” kan man vælge korttype som baggrundskort. Det anbefales at man vælger topografisk.

# Det anbefales at man også aktivere laget ”Kommuner”. Man kan således lettere dele landet op i afgrænsede enheder til nærmere undersøgelse.

Manual til vindrosediagram

Tegn en vindrose

Man kan enten selv indsamle vinddata eller bruge DMI’s hjemmeside ( https://www.dmi.dk/vejrarkiv/.

Hvis man indsamler data for en udvalgt lokalitet over en længere tidsperiode, kan dette gøres som beskrevet oven for. Det vil være ideelt at indsamle så mange data over så lang tid som muligt.

Hvis man vælger at bruge DMI´s hjemmeside kan man gøre følgende. Udvælg en region i Danmark (Midt-Vestjylland, Fyn osv.). Udvælg dernæst et tidsrum, dvs. en måned, f.eks. april 2020. Scroll ned på siden og find kurverne over vindretninger og vindhastigheder (opgjort hver 6. time – vi skal dog bare bruge et tal i døgnet). Print de to kurver ud (da det er lettest at se markeringerne på et print).

Aflæs kurverne så omhyggeligt som muligt og skriv ind i følgende tabel:

Print Tabel 1 her

Dernæst beregnes hvor hyppigt vinden er i de 8 verdenshjørner, lav evt. en cirkel som skitse ved optælling af antal døgn vinden er i hvert verdenshjørne. Indsæt tallene i næste tabel:

Tabel 2

Print Tabel 2 her

Det er nu 1. og 3. søjle der skal arbejdes videre med. Plot disse tal ind i vindroseplotteren på følgende adresse: http://drømstørre.dk/wp-content/wind/miller/windpower%20web/da/tour/wres/roseplot.htm

Der gøres opmærksom på at der kan være nogle browsere som ikke kan afvikle dette program korrekt! Ved redaktionens deadline var det Safari der kunne afvikle programmet. Det forventes at dette vil blive løst snarest.

Indtast tallene fra jeres skemaer ovenfor->Udfør vindrosen. Da den ikke umiddelbart kan gemmes, tryk på tasten ”screen dump”. Beskær billedet så kun vindrosen er med og gem.

Nu kan man inddrage sin vindrose i spørgsmålet om; fra hvilket verdenshjørne kan der hentes mest vindenergi i netop den periode I har valgt? Dette kan så indgå i en diskussion om hvilke særlige krav der er i forhold til en vindmølles placering på en valgt lokalitet.

Projektet er støttet af