vindmølle

Den moderne elproducerende vindmølle har normalt en rotor med tre vinger monteret vinkelret på rotorakslen. Vingerne har en aerodynamisk profil og ligner flyvinger, bortset fra at de er vredet en smule om deres længdeakse, således at det inderste af vingen er mere skråtstillet i forhold til vindretningen end det yderste. Hvor stor skråstillingen (pitchen) skal være, afhænger af vindhastigheden i forhold til vingens rotationshastighed. På store vindmøller kan skråstillingen justeres automatisk, så der opnås den bedst mulige vindstrømning omkring vingen og dermed den højeste ydelse. Det sker ved, at hele vingen drejes om sin egen akse oftest vha. et hydraulisk system. Sådanne møller kaldes pitchregulerede.

Mindre og ældre møller har normalt ikke denne justeringsmulighed, og skråstillingen er da tilpasset den hyppigste vindhastighed. Når vindhastigheden bliver meget stor, vil afstrømningen omkring vinger med fast pitch blive dårligere, hvilket forhindrer, at møllen løber løbsk i meget kraftig vind. Denne mølletype kaldes stallreguleret.

Når vingeprofilen er vredet om vingens akse, skyldes det, at den del af vingen, der er nærmest rotorakslen, bevæger sig langsommere igennem luften end vingens ydre ende. Den indre del af vingen skal derfor have en anden pitchvinkel end den ydre del.

Når rotoren er placeret foran vindmølletårnet, hvilket er tilfældet for de fleste møller, er det vigtigt, at akslen og rotoren holdes op imod vinden. En vindfane på toppen af møllehatten registrerer til stadighed vindretningen, og et krøjesystem kan automatisk vha. en elektromotor eller en hydraulisk anordning dreje møllehatten og rotoren om en lodret akse og derved korrigere for ændringer i vindretningen. På ældre vindmølletyper er det ofte en halerotor, der klarer krøjningen. Halerotoren er monteret med akslen vinkelret på hovedrotorens aksel. Når vinden stryger langs halerotorens plan i hovedakslens retning, drejer halerotoren ikke rundt, men hvis vinden kommer skævt i forhold til hovedakslen, vil halerotoren rotere og levere energi til at dreje møllehatten tilbage mod vinden.

Der findes også vindmøller med rotoren placeret bag ved tårnet ("bagløbere"). De kan være fritkrøjende, dvs. at de uden krøjesystem drejer sig op mod vinden. Bagløbere har imidlertid ikke været konkurrencedygtige i forhold til "frontløbere".

En speciel vindmølletype, Darrieus-møllen, har en lodret aksel, som i møllens bund kan trække en vandpumpe eller en møllekværn, alt efter møllens anvendelse.

De ældste møller havde ofte fire korsstillede vinger af sejldug på et træ- eller metalskelet. Senere blev vingerne lavet helt af træ. De nye møller, der er udviklet til elektricitetsproduktion i sidste halvdel af 1900-t., har vinger fremstillet af glasfiberarmeret plast eller sjældnere af limtræ. De udformes uden skarpe kanter og hjørner for at få en glat luftstrømning og dermed mindst mulig turbulens omkring vingerne. Den aerodynamiske profil sikrer, at mest mulig vindenergi overføres til rotorakslen.

Der er en teoretisk grænse for, hvor stor en del af vindens energi en vindmølle kan udnytte. Hvis al energi blev taget ud af luftmassen, ville den ikke kunne bevæge sig bort bag møllen. Den maksimale udnyttelse er 59 %, hvilket svarer til, at vindhastigheden efter møllen er reduceret til en tredjedel. Med optimalt udformede vinger kan man i praksis opnå en udnyttelsesgrad på ca. 50 %.

Til vindmøllekonstruktionen hører yderligere et fundament, oftest et støbt betonfundament, og et tårn af passende højde, hvorpå møllehat og rotor anbringes. Tårnhøjden bestemmes i et vist omfang af vindforholdene, men normalt vil det nogenlunde svare til rotorens diameter (dvs. den dobbelte vingelængde). Tårnet kan enten være udformet som en gitterkonstruktion af stål eller som et cylindrisk, konisk eller kantet, hult ståltårn. For større møller vælges normalt det hule ståltårn, hvori der kan placeres stige (eller evt. elevator) til møllehatten og elektriske installationer mhp. tilslutning til elnettet.

Så længe vindhastigheden er lav, sørger et styresystem for, at møllen kører i tomgang med varierende hastighed. Når vindhastigheden kommer over nogle få meter pr. sekund, drejes vingerne (pitchvinklen), således at møllen virker som vindmåler. Øges vinden yderligere til ca. 5 m/s, kobles møllen på elnettet. Den vil så rotere enten med en konstant omdrejningshastighed styret af elnettets frekvens gennem en asynkrongenerator eller med en delvis variabel omdrejningshastighed styret af en frekvensomformer.

Indtil vindhastigheden bliver så stor, at møllen når op på den maksimale effekt ved normalt 10-15 m/s, er møllen designet til at udnytte vindenergien optimalt. Ved større vindhastighed er det nødvendigt at reducere energioverførslen fra vind til mølle ved at ændre pitchvinklen eller ved stallregulering. Endelig ved en vindhastighed på ca. 25 m/s stoppes møllen af sikkerhedsmæssige grunde og for at skåne rotoren for de store belastninger.

Danmark har haft flere pionerer inden for vindmølleudvikling. Den første var fysikeren og højskolemanden Poul la Cour, som i 1891 opførte "Forsøgsmøllen" på Askov Højskole. Ca. 10 år senere udviklede han vinddrevne elværker dels til landejendomme, der ikke kunne tilsluttes datidens by-elværker, dels til opladning af batterier og produktion af brint til senere brug som brændstof.

Under 2. Verdenskrig var der mangel på kul og olie, og firmaet F.L. Smidth byggede over 50 vindmøller (60-70 kW) til elproduktion. Også Johannes Juhl (1887-1969), der var afdelingsingeniør ved det sydsjællandske elselskab SEAS og elev af la Cour, byggede flere møller, herunder i begyndelsen af 1950'erne verdens første vekselstrømsproducerende mølle ved Vester Egesborg i Sydsjælland og i 1957 den såkaldte Gedsermølle på 200 kW. Det var efter den tids målestok en stor mølle, og den kom til at spille en væsentlig rolle for den videre udvikling af vindmøller, som fandt sted efter oliekrisen i 1973-74.

En af de første møller, som fandt udbredelse fra slutningen af 1970'erne, var Riisagermøllen på 22 kW, som Christian Riisager (1930-2008) byggede med udgangspunkt i Gedsermøllens design. To forsøgsmøller på hver 630 kW blev bygget ved Nibe af elværkerne for statslige forskningsmidler, og Tvindskolerne byggede ved Ulfborg en mølle med en effekt på 2 MW.

Mens den tidlige udvikling var præget af enkeltpersoners initiativer, foregik udviklingen i sidste del af 1900-t. i industrivirksomheder, der udnyttede serieproduktionens fordele. I slutningen af 1970'erne og i 1980'erne udvikledes især møller på 20-50 kW med 12-15 m rotordiameter og med tårnhøjder på op til 20 m. Siden er møllestørrelserne vokset, så de største møller har effekter på flere MW, rotordiametre på over 200 m og tårnhøjder på over 100 m, i mange tilfælde til placering på havet.

Danmark har været førende i den industrielle udvikling og indtager en ledende rolle på verdensplan. Efter flere fusioner i branchen er den danske virksomhed Vestas og Siemens Gamesa, der har en stor dansk afdeling, blandt de største vindmølleproducenter i verden. I 2011 var ca. 20 % af den installerede vindmølleeffekt i verden dansk fremstillet. Siden har især kinesiske konkurrenter vundet frem.

Danmark har i øvrigt den højeste procentiske andel af vindenergi i elproduktionen (59 % i 2023). Se også vindenergi og vindatlas.

Vindmølleparker er en samling vindmøller, der er opstillet på samme lokalitet og normalt sammenkoblet elektrisk, så de virker som et samlet elektricitetsværk med delvis fælles styring og med én fælles forbindelse til højspændingsnettet. Møllerne opstilles oftest i mønstre, fx i et kvadratnet eller en lang (buet) linje.

Vindmølleparker vil ofte virke ret åbne, idet møllerne ikke må stilles så tæt sammen, at de "skygger" for hinanden ved de hyppigst forekommende vindretninger. Møller, der står for tæt ved hinanden, vil også blive udsat for hårdere belastning og derved udmattes hurtigere end enkeltstående møller, da vinden i skyggen af en vindmølle er mere urolig (turbulent) end uden for skyggen. Normalt ansættes en mindste afstand mellem to vindmøller i en større vindmøllepark til ca. 7-8 gange rotorens diameter, for at møllerne kan producere optimalt. Det medfører, at parkens areal skal være større end ca. 80 gange det samlede overstrøgne areal af alle møllernes rotorer. Se også offshore-vindmøller.

Opstilling af vindmøller på land kræver som udgangspunkt en forudgående udpegning af specifikke vindmølleområder i regionplanen og enten en landzonetilladelse eller en lokalplan, jf. Planlægningsloven og Vindmølleloven. Vindmøller skal fortrinsvis opstilles i grupper, og der er visse afstandskrav. Der skal bl.a. tages hensyn til natur, landskab, kulturhistoriske værdier og jordbrugsinteresser. Der er også fastsat støjkrav for vindmøller. Opstilling af vindmøller på havet kræver godkendelse og kan ske inden for særligt udlagte områder i passende afstand fra land. Både ved opstilling på land og på havet kræves i visse tilfælde en miljøkonsekvensvurdering.

Der ydes efter elforsyningsloven og vindmøllebekendtgørelsen særlige pristillæg til vindproduceret elektricitet. De fleste støtteordninger er udløbet (2024).

Nærmere information om eksisterende møller kan findes via Plandata.dk under Vindinfo. Godkendelses- og tilskudsregler findes på Energistyrelsens hjemmeside.

De ældste vindmøller var udformet som stentårne med vindfang, der var fastindstillet efter hovedvindretningen.

I Europa blev vindmøller introduceret på korstogenes tid, og i 1100-t. udvikledes i Normandiet den såkaldte stubmølle af træ. Denne type nævnes første gang i Danmark i gavetestamenter fra 1259 og 1261; de ældste bevarede er Brundby Mølle (ca. 1600) på Samsø og Bechs Mølle på Bornholm (ca. 1630). Stubmøllerne var relativt små, bl.a. fordi konstruktionen betød, at hele møllehuset skulle drejes for at bringe vingerne op i vinden.

Den anden hovedtype i Nordeuropa, den hollandske mølle, opstod i løbet af 1500-t. Til forskel fra stubmøllerne kunne hollændermøllernes skrog være af murværk, og her var det kun møllehatten med vingerne, der skulle drejes; mølleriet kunne herved udvides, og skroget bruges til mere end blot kornkværne. Tandhjul og aksler var i reglen af træ, men i de seneste modeller anvendtes også støbejern.

Den første danske hollændermølle opførtes 1620 på bestilling af Christian 4., og i 1680'erne fulgte et par oliemøller på Københavns Vold. Fra sidst i 1700-t. bredte typen sig over hele landet som korn- og industrimøller. Ved de store inddæmningsprojekter i 1800-t.s anden halvdel opførtes pumpemøller, der via en vandsnegl løftede vandet.

Dampmaskiner og senere forbrændingsmotorer og elektromotorer erstattede først delvis vind og vand som drivkraft for kværnene, og efter 1900 fortrængtes hollændermøllerne af havnebyernes store valsemøller.

• energipolitik
• Danmarks energiforsyning
• havvindmøller

• Plandata.dk med Vindinfo