Wind farm construction impacts reindeer migration and movement corridors

Over the last decade, we have seen a massive increase in the construction of wind farms in northern Fennoscandia. Wind farms comprising hundreds of wind turbines are being built, with little knowledge of the possible cumulative adverse effects on the habitat use and migration of semi-domesticated free-ranging reindeer. We assessed how reindeer responded to wind farm construction in an already fragmented landscape, with specific reference to the effects on use of movement corridors and reindeer habitat selection. We used GPS-data from reindeer during calving and post-calving in the MalAyen reindeer herding community in Sweden. We analysed data from the pre-development years compared to the construction years of two relatively small wind farms. During construction of the wind farms, use of original migration routes and movement corridors within 2 km of development declined by 76 %. This decline in use corresponded to an increase in activity of the reindeer measured by increased step lengths within 0-5 km. The step length was highest nearest the development and declining with distance, as animals moved towards migration corridors and turned around or were observed in holding patterns while not crossing. During construction, reindeer avoided the wind farms at both regional and landscape scale of selection. The combined construction activities associated with even a few wind turbines combined with power lines and roads in or close to central movement corridors caused a reduction in the use of such corridors and grazing habitat and increased the fragmentation of the reindeer calving ranges.

Renar och vindkraft II : Vindkraft i drift och effekter på renar och renskötsel

Utbyggnaden av vindkraft inom renskötselområdet har ökat markant det senaste decenniet, trots att kunskapen om påverkan av vindkraftsetableringar ännu inte är fullt utredd och dokumenterad. I den här rapporten beskriver vi framförallt hur vindkraftparker i driftsfas påverkar renarna och renskötseln i tre olika områden. I Malå sameby har vi studerat kalvningsområdet kring Storliden och Jokkmokkslidens vindkraftparker. I Vilhelmina Norra sameby har vi studerat vinterbetesområdet kring Stor-Rotlidens vindkraftpark, samt Lögdeålandets betesområde med Gabrielsbergets vindkraftpark som används av Byrkije reinbetesdistrikt från Norge. För att få en helhetsbild av hur renarna använder sitt betesområde är det viktigt att studera renarnas betes- och förflyttningsmönster långsiktigt och över hela deras betesområde och inte bara inom det lokala området nära parken. Det är också viktigt att ta hänsyn till att renarnas betesutnyttjande skiftar från år till år och mellan olika årstider beroende på väderlek och andra yttre förutsättningar. Vi vill också understryka vikten av att kombinera den traditionella kunskapen från renskötarna med vedertagna vetenskapliga analysmetoder för att besvara de frågor som är viktiga för att kunna bedriva en hållbar renskötsel. Vi har undersökt renarnas användning av områdena genom att utföra spillningsinventeringar under åren 2009-2015 (endast i Malå sameby), och genom att följa renar utrustade med GPS-halsband under åren 2005-2015. Datat är insamlat före och under byggfas och under driftsfas (för Gabrielsberget finns GPS-data endast för driftsfasen). Vi har analyserat data genom att utveckla statistiska modeller för val av betesområde för varje område där vi har beräknat hur renarna förhåller sig till vindkraftparksområdet före, under och efter byggnation, och på Gabrielsberget när parken varit avstängd under 40 dagar och under drift vid olika renskötselsituationer. Genom intervjuer, möten och samtal, samt information från Gabrielsbergets vindkraftparks kontrollprogram, har vi tagit del av renskötarnas erfarenheter av hur renarnas beteende, och därmed även renskötseln, påverkats av vindkraftsutbyggnaden i respektive område. Våra resultat visar att renarna både på kalvnings- och på vinterbetesområden påverkas negativt av vindkraftsetableringarna (Tabell a). Renarna undviker att beta i områden där de kan se och/eller höra vindkraftsverken och föredrar att vistas i områden där vindkraftverken är skymda. I kalvningsområdet i Malå ökade användningen av skymda områden med 60 % under driftsfas. I vinterbetesområdet på Gabrielsberget, när renarna utfodrades i parken och kantbevakades intensivt för att stanna i parkområdet under driftsfas, ökade användningen av skymda områden med 13 % jämfört med när de inte var utfodrade och fick ströva mer fritt. Resultaten visar också att renarna minskar sin användning av området nära vindkraftparkerna. I kalvningslandet i Malå minskar renarna sin användning av områden inom 5 km från parkerna med 16-20 %. Vintertid vid Gabrielsbergets vindkraftpark undvek renarna parken med 3 km. Våra resultat visar även att renarnas betesro minskar inom en radie på 4 km från vindkraftparkerna under kalvningsperioden och tiden därefter i jämförelse med perioden före byggfas. Exakta avstånd som renarna påverkas beror på förutsättningarna i respektive område, exempelvis hur topografin ser ut eller om området är begränsat av stängsel eller annan infrastruktur. Förändringarna i habitatutnyttjande i våra studieområden blev tydligare när parkerna var centralt belägna i renarnas betesområde, som i kalvningsområdet i Malå eller i vinterbeteslandet på Gabrielsberget, medan det inte var lika tydliga effekter kring Stor-Rotlidens park, som ligger i utkanten av ett huvudbetesområde. Oftast är snöförhållandena bättre ur betessynpunkt högre upp i terrängen än nere i dalgångarna, på grund av stabilare temperatur, vind som blåser bort snötäcket och mer variation i topografin. Därför kan etablering av vindkraftparker i höglänta områden försämra möjligheten att använda sådana viktiga reservbetesområden under vintrar med i övrigt dåliga snöförhållanden, vilka blir allt vanligare i och med klimatförändringarna. Våra resultat tyder inte direkt på att renarna påverkats negativt under dåliga betesvintrar men fler år av studier behövs för att ytterligare klargöra hur vindkraft påverkar renarna under dessa vintrar. Våra studier har visat att etablering av vindkraft har konsekvenser för renskötseln under både barmarkssäsongen och under vintern, men effekterna förmodas få störst inverkan inom vinterbetesområdet där det är svårt att hitta alternativa betesområden för renarna. Under sommaren är betestillgången oftast mindre begränsad och renarna kan lättare hitta alternativa områden. En direkt konsekvens av Gabrielsbergets vindkraftpark som är placerad mitt i ett vinterbetesområde har blivit att renarna behöver tillskottsutfodras och bevakas intensivare för att de inte ska gå ut ur området. När den naturliga vandringen mellan olika betesområden störs för att renarna undviker att vistas i ett område kan det leda till att den totala tillgången till naturligt bete minskar och att man permanent måste tillskottsutfodra, alternativt minska antalet renar. Annan infrastruktur som vägar och kraftledningar påverkar också renarna. Vid Storliden och Jokkmokksliden och vid Stor-Rotliden där data samlats in innan vindkraftparken uppfördes visar våra resultat att renarna undviker de omkringliggande landsvägarna redan innan parkerna etablerades. Vid Stor-Rotliden ökar dock renarna användningen av områden nära vägarna efter att parken är byggd. På Gabrielsberget, där vi endast har data under drifttiden, är renarna närmare vägarna (även stora vägar som E4) när renskötarna minskar på kantbevakningen för att inte hålla renarna nära parken. Detta ökar naturligtvis risken för trafikolyckor och innebär att renskötarna måste bevaka dessa områden intensivare. Sist i rapporten presenterar vi förslag till åtgärder som kan användas för att underlätta arbetet för renskötseln om det är så att en vindkraftpark redan är byggd. Några exempel på åtgärder som är direkt kopplat till parken är att stänga av vägarna in i vindkraftparken för att förhindra nöjeskörning med skoter och bil under den tiden renarna vistas i området samt tät dialog mellan vindkraftsbolag och sameby angående vinterväghållningen av vägarna till och inom vindkraftparken. Andra mer regionala åtgärder för att förbättra förutsättningarna för renskötselarbetet på andra platser för samebyn, kan vara att sätta stängsel längst större vägar och järnvägar (t.ex. E4:an eller stambanan) i kombination med strategiskt utplacerade ekodukter. Detta för att underlätta och återställa möjligheterna till renarnas fria strövning och renskötarnas flytt av renar mellan olika betesområden.   

PV-Wind Hybrid Systems for Swedish Locations

PV-Wind-Hybrid systems for stand-alone applications have the potential to be more cost efficient compared to PV-alone systems. The two energy sources can, to some extent, compensate each others minima. The combination of solar and wind should be especially favorable for locations at high latitudes such as Sweden with a very uneven distribution of solar radiation during the year. In this article PV-Wind-Hybrid systems have been studied for 11 locations in Sweden. These systems supply the household electricity for single family houses. The aim was to evaluate the system costs, the cost of energy generated by the PV-Wind-Hybrid systems, the effect of the load size and to what extent the combination of these two energy sources can reduce the costs compared to a PV-alone system. The study has been performed with the simulation tool HOMER developed by the National Renewable Energy Laboratory (NREL) for techno-economical feasibility studies of hybrid systems. The results from HOMER show that the net present costs (NPC) for a hybrid system designed for an annual load of 6000 kWh with a capacity shortage of 10% will vary between $48,000 and $87,000. Sizing the system for a load of 1800 kWh/year will give a NPC of $17,000 for the best and $33,000 for the worst location. PV-Wind-Hybrid systems are for all locations more cost effective compared to PV-alone systems. Using a Hybrid system is reducing the NPC for Borlänge by 36% and for Lund by 64%. The cost per kWh electricity varies between $1.4 for the worst location and $0.9 for the best location if a PV-Wind-Hybrid system is used.

Evaluation of a micro PV-Wind hybrid system in Nordic climate conditions

A one year data analysis for a micro PV-Wind hybrid system (0.52 kW + 1 kW), installed in Borlänge/Sweden is presented in this paper. The system performance was evaluated according the guidelines of the IEC 61724 standard. The parameters obtained allow a comparison with similar systems. The measurement data are also used to evaluate the sizing and operation of the hybrid system. In addition, the system was modelled in HOMER to study sizing options.

Solar Collectors for Historic Homes : Linking consumption to perceptions of space

Reduction of household energy consumption is one of the top issues in contemporary discussions on sustainable consumption. This chapter concerns one way through which consumption of purchased energy for house heating can be reduced; by having a solar thermal system added to one's house. However, the fact that one of the components - the solar collector - usually is situated on the roof or the facade of a building, is a recurrent impediment to such installations. In certain contexts, these attributes may melt into the building, while in others, they may be perceived as problematic. The latter may particularly be the case when the appearance of the building is of major imiportance, as with houses deemed worthy of preservation for coming generations. This chapter draws upon a study carried out in Visby Town, a walled Hanseatic town and a World Heritage site on the island of Gotland, Sweden.

Solar Energy assessment based on weather station data for direct site monitoring in Indonesia

This thesis evaluates different sites for a weather measurement system and a suitable PV- simulation for University of Surabaya (UBAYA) in Indonesia/Java. The weather station is able to monitor all common weather phenomena including solar insolation. It is planned to use the data for scientific and educational purposes in the renewable energy studies. During evaluation and installation it falls into place that official specifications from global meteorological organizations could not be meet for some sensors caused by the conditions of UBAYA campus. After arranging the hardware the weather at the site was monitored for period of time. A comparison with different official sources from ground based and satellite bases measurements showed differences in wind and solar radiation. In some cases the monthly average solar insolation was deviating 42 % for satellite-based measurements. For the ground based it was less than 10 %. The average wind speed has a difference of 33 % compared to a source, which evaluated the wind power in Surabaya. The wind direction shows instabilities towards east compared with data from local weather station at the airport. PSET has the chance to get some investments to investigate photovoltaic on there own roof. With several simulations a suitable roof direction and the yearly and monthly outputs are shown. With a 7.7 kWpeak PV installation with the latest crystalline technology on the market 8.82 MWh/year could be achieved with weather data from 2012. Thin film technology could increase the value up to 9.13 MWh/year. However, the roofs have enough area to install PV. Finally the low price of electricity in Indonesia makes it not worth to feed in the energy into the public grid.

Evaluation of a PVT Air Collector

Hybrid Photovoltaic Thermal (PVT) collectors are an emerging technology that combines PV and solar thermal systems in a single solar collector producing heat and electricity simultaneously. The focus of this thesis work is to evaluate the performance of unglazed open loop PVT air system integrated on a garage roof in Borlänge. As it is thought to have a significant potential for preheating ventilation of the building and improving the PV modules electrical efficiency. The performance evaluation is important to optimize the cooling strategy of the collector in order to enhance its electrical efficiency and maximize the production of thermal energy. The evaluation process involves monitoring the electrical and thermal energies for a certain period of time and investigating the cooling effect on the performance through controlling the air mass flow provided by a variable speed fan connected to the collector by an air distribution duct. The distribution duct transfers the heated outlet air from the collector to inside the building. The PVT air collector consists of 34 Solibro CIGS type PV modules (115 Wp for each module) which are roof integrated and have replaced the traditional roof material. The collector is oriented toward the south-west with a tilt of 29 ᵒ. The collector consists of 17 parallel air ducts formed between the PV modules and the insulated roof surface. Each air duct has a depth of 0.05 m, length of 2.38 m and width of 2.38 m. The air ducts are connected to each other through holes. The monitoring system is based on using T-type thermocouples to measure the relevant temperatures, air sensor to measure the air mass flow. These parameters are needed to calculate the thermal energy. The monitoring system contains also voltage dividers to measure the PV modules voltage and shunt resistance to measure the PV current, and AC energy meters which are needed to calculate the produced electrical energy. All signals recorded from the thermocouples, voltage dividers and shunt resistances are connected to data loggers. The strategy of cooling in this work was based on switching the fan on, only when the difference between the air duct temperature (under the middle of top of PV column) and the room temperature becomes higher than 5 °C. This strategy was effective in term of avoiding high electrical consumption by the fan, and it is recommended for further development. The temperature difference of 5 °C is the minimum value to compensate the heat losses in the collecting duct and distribution duct. The PVT air collector has an area of (Ac=32 m2), and air mass flow of 0.002 kg/s m2. The nominal output power of the collector is 4 kWppv (34 CIGS modules with 115 Wppvfor each module). The collector produces thermal output energy of 6.88 kWth/day (0.21 kWth/m2 day) and an electrical output energy of 13.46 kWhel/day (0.42 kWhel/m2 day) with cooling case. The PVT air collector has a daily thermal energy yield of 1.72 kWhth/kWppv, and a daily PV electrical energy yield of 3.36 kWhel /kWppv. The fan energy requirement in this case was 0.18 kWh/day which is very small compared to the electrical energy generated by the PV collector. The obtained thermal efficiency was 8 % which is small compared to the results reported in literature for PVT air collectors. The small thermal efficiency was due to small operating air mass flow. Therefore, the study suggests increasing the air mass flow by a factor of 25. The electrical efficiency was fluctuating around 14 %, which is higher than the theoretical efficiency of the PV modules, and this discrepancy was due to the poor method of recording the solar irradiance in the location. Due to shading effect, it was better to use more than one pyranometer.