RAPPORT - Vindplats Göteborg

4.4 Vindtunnelexperiment
8H31975.100: Vindkraften inverkan på segling
21
Naturen är komplex och det kan vara svårt att hitta rätt förhållande för den process eller fenomen
man vill studera. Som komplement till mätningar i fält används vindtunnelexperiment och
modellstudier. I vindtunnelexperiment bygger man upp en nedskalad modell av det man vill
studera, till exempel lävakar som bildas bakom vindturbiner. Fördelen är att man kan styra
miljön, till exempel vindstyrka och vindriktning och på så sätt isolera de fenomen man vill
studera.
Lävakar har stor betydelse för hur mycket ström som produceras och för slitaget på
vindturbinerna. I ett arbete av Chamorro och Porté-Agel, 2009 studerades turbulens och
vindförsvagning i lävaken nedströms vindturbiner i ett neutralt gränsskikt för både jämna och
ojämna underlag. Eftersom havsytan är slät (jämfört med en skog till exempel) återges enbart
resultaten från studierna gjorda över en jämn yta. Resultaten från deras studier visar att:
Turbulensen inte är jämt fördelad i hela lävaken utan att den är högre i den övre delen av
lävaken och lägre i den nedre delen. Notera att Figur 19 är en schematisk bild för att
illustrera lävaken bakom en vindturbin.
Resultat från vindtunnelexperimentet över jämn yta visas i Figur 23. Figurerna visar
vindförsvagning för fyra avstånd nedströms vindturbinen där a) är tre rotordiametrar
bort, b) är fem rotordiametrar, c) är tio rotordiametrar och d) är femton rotordiametrar.
Bildserien visar att vindförsvagningen är symetrisk kring navhöjd och kurvans maximum
minskar med avståndet från vindturbinen samtidigt som det flyttas uppåt. Den streckade
röda linjen i Figur 23 visar navhöjd och används som referenslinje för att lättare se hur
maxima flyttas uppåt när avståndet från vindturbinen ökar.
Figur 23 visar också att vindförsvagningen avtar med avståndet från vindturbinen och
blir jämt fördelat i hela lävaken, det tydliga maxima försvinner allt mer.
Vindförsvagningen är fortfarande märkbar mer än femton rotordiametrar nedströms. Den
blå vertikala linjen används som referenslinje för att visa hur lävakens maxima minskas
och jämnas ut när avståndet från vindturbinen ökar. Även turbulensen minskar med
avståndet från vindturbinen.
Markytans råhet påverkar lävakens utbredning, om ytan är jämn som till exempel över
hav når vaken ytan cirka tio rotordiametrar nedströms. Över en ojämn yta når vaken
marken tidigare. Notera att Figur 23 enbart visar vindförsvagningen över en jämn yta
(Motsvarande figur för ojämn yta är Figur 7 i Chamorro och Porté-Agel, 2009 ).