Planning for urban wind power

Denna rapport presenterar, på uppdrag av Umeå Energi, projekteringen av ett urbant vindkraftverk. Första delen av rapporten beskriver kortfattat teorin bakom urban vindkraft och dess skillnader mot storskalig vindkraft. Andra delen redovisar projekteringen av ett vindkraftverk placerat på Strömpilenområdet i Umeå. Detta verk är planerat att ingå i projektet Hållbara Ålidhem, ett projekt där Umeå Energi samarbetar med med AB Bostaden och Umeå kommun med målet att skapa ett tryggare, trivsammare och energisnålare bostadsområde. Urban vindkraft innebär att småskaliga vindkraftverk placeras i bebyggda områden, en ny och växande marknad. Med småskalig avses vindkraftverk med en installerad effekt upp till 100 kW, att jämföra med dagens storskaliga vindkraftverk som har en effekt på runt 2 MW. Projekteringen av urban vindkraft är problematisk. Placeringen av vindkraftverket är det som till största delen bestämmer huruvida projektet kommer att var lönsamt eller ej. Vindförhållandena är komplexa i urban miljö på grund av att det ofta är flera hinder som påverkar vinden. Detta ställer höga krav på vindmätningen, men en korrekt vindmätning är oproportionellt dyr i förhållande till investeringskostnaden för småskaliga verk och tar dessutom lång tid. Utöver detta så är programmen för vindkraftprojektering anpassade för storskalig vindkraft och använder beräkningsmetoder som inte ger ett bra resultat för urbana vindar. CFD-program eller vindtunnlar bör istället användas. Ur en ekonomisk synvinkel är urban vindkraft svår att göra lönsam i Sverige i dag. Kostnaden att installera ett småskaligt verk beräknas vara nästan dubbelt så dyrt i jämförelse med ett storskaligt, beräknat i kronor per installerad kW. Dessutom är vindförhållandena betydligt sämre dels på grund av hinder men även eftersom verken inte når samma höjd ovanför marken som storskaliga vindkraftverk. Urban vindkraft är istället en investering som fungerar som en reklampelare åt projektören och påverkar även inställningen för etablering av övrig vindkraft hos folk, då de tenderar att öka intresset för vindkraft och förnyelsebar energi. Detta skapar positiva värderingar som inte syns i en ekonomisk kalkyl. I rapporten presenteras två vindkraftverk som möjliga investeringar. Verken är valda för att komplettera varandra väl vad gäller bland annat utseende och storlek, som är viktigt för de som slutligen väljer vilket verk som investeras. Beräkningsprogrammet WindPRO användes för att beräkna verkens årsproduktion, som blev 4,9 respektive 22,7 MWh. En enkel ekonomisk beräkning gav då en pay-off tid på 10 respektive 52 år.This report presents, on behalf of Umeå Energi, the planning of an urban wind turbine. The first part of the report describes briefly the theory of urban wind power and it differences with large-scale wind power. The second part presents the planning of a wind turbine placed on Strömpilen in Umeå. This work is planned to be part of the project Hållbara Ålidhem, a project which Umeå Energy have together with AB Bostaden and Umeå Kommun with the objective of creating a safer, more comfortable and energy-efficient residential. Urban wind power means that small-scale wind turbines are placed in built-up enviroment, a new and growing market. Small-scale wind turbines has an installed capacity of 100 kW or smaller, compared with today's large-scale wind turbines, which is rated at around 2 MW. The planning of urban wind power is problematic. The location of the wind turbine often determine whether the project will be profitable or not. Wind conditions are complex in an urban environment because there are often multiple barriers that affect the wind. This places high demands on the wind measurement, but an accurate wind measurement is disproportionately expensive in relation to the investment cost for small-scale works and also takes a long time. In addition, the software is for wind energy project suitable for large-scale wind power and uses assessment methods that do not give a good result for urban winds. CFD programs or wind tunnels should be used instead. Urban wind power is difficult to make profitable in Sweden today. The cost to install a small-scale wind turbine is estimated to be nearly twice as expensive when compared to a large-scale, calculated in SEK per kW installed. In addition, wind conditions is much worse partly because of obstacles but also because the turbine do not reach the same height above the ground as largescale wind turbines. Urban wind power is rather an investment that serves as a billboard for the designer and also affects the peoples attitude of additional wind power, as they tend to increase interest in wind power and renewable energy. This creates positive values which are not reflected in an economic evaluation. This study compares two wind turbines as possible investments. The turbines were selected to complement each other well in terms of appearance and size, which is important for those who ultimately chooses which turbine to invest in. Calculations in WindPRO gave the wind turbines yearly production, 4.9 and 22.7 MWh. Simple economic calculations then gave the pay-off time, 10 and 52 years