Sådan beregnes vindens energiindhold

Fra og med for december 2003 beregnes vindens energiindhold på ”en ny måde”. Selve beregningsmetoden er grundlæggende den samme, som har været anvendt i Naturlig Energi de sidste 25 år, nemlig at en række vindmøllers (referencemøller) månedsproduktion sammenlignes med deres forventede normalårsproduktion, og forholdstallet er da lig med vindens energiindhold (vindenergiindekset).

Det nye er:

  • Udvidelse af antallet af referencemøller
  • Kilde til data er Elselskabernes indrapporteringer til Energistyrelsen mod tidligere mølleejernes indrapportering til Naturlig Energi (det betyder at der nu er adgang til samtlige vindmøllers data mod tidligere et udsnit).
  • Områdegrænser for lokale indeks er revideret
  • Der er foretaget en gennemgribende foranalyse, hvor alle ”mekanismer” er søgt kortlagt med det formål dels at revurdere langtidsreferencen, dels at analysere forskelle vedr. møllekarakteristika (navhøjde, lav- og højvindsmøller mv.) samt placeringsforskelle.
  • Der inddrages vindhastighedsmålinger i beregningen, dels for at give mulighed for korttidsindeks (timeværdier), dels for at give vindretningsopdelte vindindeks.
  • Beregning af indekset er baseret på en delvis sponsorfinansiering, hvor foreløbig Bonus, Vestas, NEG-Micon repræsenterer fabrikanterne mens DV, E2 og Elsam repræsenterer vindmølleejerne.

Anvendelse af vindenergiindekset

Vindenergiindeksets primære anvendelsesformål er at forudsige en vindmølles forventede normalårsproduktion ud fra en kortere produktionsperiode. Den oplysning anvendes bl.a. til at opgøre eventuel forsikringserstatning for en vindmølle med en produktionsgaranti. Den korrekte måde at beregne normalårsproduktionen er:

Normalårsproduktion = 1200 x SUM (månedsproduktioner)/SUM (vindindeks)

Er der måneder med væsentlige driftsforstyrrelser (stilstandtid), skal disse udelades af beregningen. Det er væsentligt, at man benytter ovenstående formel frem for at regne indekskorrigeret produktion måned for måned og tage gennemsnittet. Der er nemlig vindmøller, som generelt klarer sig relativt bedre i måneder med høje indeks (højvindsmøller eller møller på ringe vindmæssige placeringer) og omvendt. Gennemsnitsmetoden kan dermed skævvride den beregnede normalårsproduktion, så man ikke får den reelle værdi frem.

Det er også værd at bemærke, at man bør have mindst ét års data, før man kan begynde at få pålidelige beregninger – og helst et år med rimelig typisk retningsfordeling og et indeks gennemsnit omkring 100%. Har man ikke det, kan den beregnede normalårsproduktion afvige en hel del fra den faktiske normalårsproduktion, som opnås gennem en længere årrække.

Fastlæggelse af langtidsreference

Et meget væsentligt spørgsmål ved beregning af et vindenergiindeks er “hvad er normalen”? Dette har der derfor især været fokuseret på i forbindelse med udvikling af det nye beregningskompleks. Her er bl.a. inddraget vindmålinger på Sprogø, som nok er en af Danmarks bedste langtidsmålinger, idet der er målt i 22 år med moderne kvalitetsmåleudstyr. Disse målinger er af RISØ blevet grundigt analyseret for Storebæltsforbindelsen i forbindelse med beregninger bag Storebæltsbroen. På baggrund af disse målinger er via vindmøllekarakteristikker omregnet til vindindeks. Figur 1 viser resultatet sammenstillet med dels Naturlig Energi indeks, dels nye analyser på et stort antal vindmøller og endelig højdevinddata fra en global, amerikansk klimamodel (NCAR). Bortset fra 1980-81 (hvor NE-indekset er baseret på et meget spinkelt møllegrundlag) og 1989-91, følges de forskellige indeks meget pænt. Detailanalyser viser, at 1989-91-problemet til dels har at gøre med, at vindforholdene i storebæltsområdet var væsentlig ringere end f.eks. i Vestjylland, hvor hovedparten af møllerne står. Det forklarer dog ikke hele forskellen. Det analysen (som her kun er gengivet i meget kort udgave) anvendes til, er at fastlægge, at 1998-niveauet for NE-indekset er ca. 3% for lavt. 1998 benyttes nemlig som et meget væsentligt år i det nye beregningskompleks, idet det var et yderst normalt vind-år, såvel hvad niveau som retningsfordeling og geografisk fordeling angår. I det nye beregningskompleks benyttes udelukkende møller opstillet før 1998, som har produktionsdata frem til og med 2003. Derfor bliver 1998 hovedrefenceår, dog med visse korrektioner baseret på årene derefter.

Beregning af vindindekset

Figur 1 Langtidsvindindeks er beregnet ud fra bl.a. Sprogø-målinger gennem 22 år, som desværre ophørte i 1999.

Væsentlige forhold om justering af referenceniveau

Det nye beregningskompleks hæver vindindeksniveauet med 3% i forhold til tidligere beregning foretaget ved Naturlig Energi.

Naturlig Energi indekset blev i 1990 sænket med 5% - dette er der korrigeret for ”bagud” i alle analyser, hvor NE-indeks anvendes.

Der er således justeret ned med 5% i 90 og nu op med 3% fra december 2003. De to modsatrettede justeringer viser således, at det udgangspunkt der blev lagt i Naturlig Energi tilbage i 1979, nu 25 år efter må siges at have været utroligt præcist.

På hjemmesiden www.vindstat.dk kan man hente såvel de originale som de justerede indeks. Desuden kan en mere uddybende beskrivelse af beregningsmetoden hentes. Det er væsentligt at holde sig til, at ved f.eks. forsikringsberegninger skal de originale anvendes – ikke data som kan efterrationaliseres. Det må være det juridisk holdbare, da alt andet ville efterlade forsikringstager i et rent tallotteri.

Det helt store spørgsmål, som mange stiller disse år, er om vindforholdene generelt er blevet ringere, nu vi i ca. 7 år har ligget på et gennemsnitsindeks omkring 90%?

Dette kan vi desværre ikke besvare. Meteorologer påpeger, at der skal gå mindst 30 år, før man kan tale om en statistisk repræsentativ klimaperiode. Så vi bliver nødt til at vente en række år endnu og håbe på, at efter 7 magre kommer ...

De nye områdegrænser

Det er ikke tilfældige områdeafgrænsninger, der ses på kortet med de 8 nye lokale vindindeksregioner. Dels er de udvalgt ud fra antagelser om, hvor vindforholdene forventes at afvige, dels er der gennemført talrige analyser af betydningen af dels at flytte grænserne, dels ændre antallet af områder. Resultatet er et kompromis, hvor der dels er et tilstrækkeligt antal referencemøller i hvert område (minimum 200/område bortset fra Bornholm), dels en minimal spredning i indeksene som hver referencemølle i området giver. I figur 2 ses spredningen for de første 5 år (1998-2002) samt på månedsniveau for de sidste 2 år. I måneder, hvor spredningen er høj, skyldes det typisk, at det meste af vindenergien kommer fra én retning. Det gør den enkelte mølle meget følsom for, hvordan den står i forhold til netop den retning.

Beregning af vindindekset

Figur 2. Spredning på det indeks, de mere end 200 møller giver for hvert område, har været en vigtig parameter til endelig fastlæggelse af områdegrænser. På årsniveau holder de sig typisk under 5%, mens de går helt op til 16% i måneder, hvor al vindenergien kommer fra én vindretning. Område 8 er i en enkelt måned over 20%, men det er for Bornholm, hvor der kun er 25 møller som beregningsbasis, og derfor kan tilfældigheder øge spredning væsentligt.

Det skal bemærkes, at de lokale vindindeks ikke kun afspejler de geografiske forskelle i vindforholdene, men også til en vis grad møllernes evne til at udnytte vinden. I en svagvindsperiode med vestenvind, vil vestkystmøllerne på grund af deres kystnærhed – og lidt hjulpet af søbrisen, typisk producere fornuftigt og give et højt indeks relativt til indland, hvor indlandsmøller producerer meget ringe i en vindsvag periode. I en meget stormende måned, vil vestkystmøllerne derimod ikke få så meget ekstra ud af vinden som indlandsmøllerne, og vestkystindekset bliver derfor relativt lavere.

Vindindekset beregnes for Danmarks Vindmølleforening af Per Nielsen ved Energi- og Miljødata i Aalborg. Per Nielsen er tillige konsulent for Danmarks Vindmølleforening.

De nye store møller følger ikke vindindeks, februar 2016

Læs mere om nedjusteringen i januar 2006
Læs mere om justeringen i september 2013

 

Mere om vinden

Flere fakta