CO TRZEBA WIEDZIEĆ O ENERGETYCE WIATROWEJ?

02/04/2014 - 15:21
Instytut Rozwoju Energii Odnawialnej
ЩО ТРЕБА ЗНАТИ ПРО ВIТРОЕНЕРГЕТИКУ?

 Ludzkość już od wielu wieków wykorzystuje siłę wiatru dla swoich potrzeb. Nasi dalecy przodkowie za pomocą żagli poruszali się po morzach, a pierwsze młyny wiatrowe zbudowano już w II-I wieku p.n.e. w Starożytnym Egipcie. Persowie, mieszkający w VII wieku naszej ery na terytorium współczesnego Iranu, konstruowali bardziej współczesne wiatraki o konstrukcji skrzydłowej.

W latach 1887-1888 mieszkaniec USA Charles F. Brush zbudował na swoim podwórku 12-kilowatowy generator, który zapewnił działanie 350 rozgrzanych lamp. W ten sposób turbina wiatrowa zaopatrywała jego dom oraz laboratorium w energię elektryczną aż do 1900 roku. Wśród odnawialnych źródeł energii ważne miejsce zajmuje energetyka wiatrowa. Według oceny Pacific Norhwest Laboratory (USA), powierzchnia, na jakiej średnia roczna prędkość wiatru na wysokości wiatromierza (8-10m) przekracza 5,1 m/s, wynosi 25% powierzchni ziemi.

Uwzględniając gospodarcze, techniczne, ekologiczne i inne wskaźniki, w 2020 roku można było by wybudować elektrownie wiatrowe o łącznej mocy około 450 milionów kW ze średnią roczną produkcją energii elektrycznej ponad 9000 miliardów kWh, co dałoby przykładowo 3,5% produkowanej energii na świecie. W większości państw, które posiadają znaczny potencjał wiatrowy oraz rozwinięty przemysł, w tym energetykę wiatrową, są opracowane i wykorzystane państwowe programy rozwoju energetyki wiatrowej; w różnym charakterze realizowane jest wsparcie, obowiązujące dopóty, dopóki energetyka wiatrowa nie stanie się samodzielnym komercyjnym sposobem produkcji energii elektrycznej. W marcu ubiegłego roku katastrofa elektrowni jądrowej „Fukushima-1” doprowadziła do demonstracji na ulicach miast, w której udział wzięły setki tysięcy ludzi. Demonstranci żądali, by całkowicie wstrzymać pracę wszystkich reaktorów jądrowych w Niemczech, chociaż na danym terenie nie występują ani niszczycielskie trzęsienia ziemi ani nie przewiduje się wystąpienia tsunami. Władze Niemiec zmuszone były znieść prawo o przedłużeniu terminów eksploatacji elektrowni jądrowej do 2035 roku; nowy plan Ministerstwa Środowiska przewiduje całkowite wstrzymanie sześciu elektrowni w 2021 roku i kolejnych trzech w 2022 roku. Po wydarzeniach w Japonii, w Niemczech na 17 stacji atomowych tylko 4 pozostały czynnymi.

W związku z tymi zdarzeniami, energetyka wiatrowa w Niemczech zajęła mocną pozycję i rozwija się w przyspieszonym tempie. W Europie koszty własne jednego kW „wiatrowej” energii elektrycznej wynoszą 9 centów, tylko dwa razy drożej od energii wyprodukowanej przez elektrociepłownie (dla porównania: koszty własne energii słonecznej wynoszą 40 centów). Biorąc pod uwagę liczbę urządzeń produkujących energię wiatrową (20 000), to właśnie Niemcy wyprzedzają wszystkie kraje świata. Największe na świecie generatory wiatrowe o mocy 6 MW (spółka Enercon, 2005 rok) oraz 5 MW (REpower Systems, 2004 rok) znajdują się w Niemczech.

Nikogo już nie dziwią gigantyczne urządzenia (wysokość najwyższego z nich wynosi 138 m) z ogromnymi „śmigłami”. Stalowe łopaty są na tyle duże, że nie sposób ich przewieźć w całości. Silnik wiatrowy, połączony z generatorem prądu elektrycznego, obraca się z prędkością 20-25 obrotów na minutę. Ogólna moc urządzeń produkujących energię wiatrową przekracza 25 MW. Najważniejsze niemiecka spółka, produkująca urządzenia wiatrowe „Enecon” (wytwarza ich około dziesięciu na tydzień), zajmuje czwarte miejsce na świecie.

Silnik wiatrowy, nawet niewielki, w cenie około miliona euro, w zasadzie mogą nabyć także osoby indywidualne. Ale właściciel urządzenia wiatrowego całą wyprodukowaną energię zobowiązany jest sprzedać ogólnej sieci elektrycznej. Pomimo tego, wybudowanie urządzeń produkujących energię wiatrową, jest w Niemczech korzystne. Ich właściciele otrzymują rozmaite subsydia i ulgi podatkowe.

Dziś silnik wiatrowy to nie tylko efektywne i ekologiczne źródło energii. Współczesne osiągnięcia nauki i techniki w dziedzinie energetyki wiatrowej zadziwiają ludzką wyobraźnię, zachwycają a jednocześnie wręcz zaskakują. W 1981 roku został wynaleziony magnetyczny silnik wiatrowy Mag Lev. Badaczem odnawialnych źródeł energii był E. Mazur. Przewaga danego silnika nad innymi polega na tym, że zmniejsza on koszty eksploatacji oraz zwiększa czas pracy generatora. Oprócz tego, jest on zdolny generować jeden GW mocy (wystarczająco, by zasilić w energię 750000 domów) oraz zaopatrywać w czystą energię, której koszt własny wynosi mniej niż jeden cent za 1kWh. Jego konstrukcja jest opracowana w taki sposób, iż łopaty turbiny są zawieszone na poduszce powietrznej i energia jest skierowana z minimalnymi stratami na generatory liniowe. Na dzień dzisiejszy, czynny magnetyczny silnik wiatrowy Mag Lev znajduje się w Chinach.

Ukraina posiada znaczny potencjał naturalny, by realizować projekty energii wiatrowej i właśnie tym właśnie przyciąga zainteresowanie inwestorów. Według danych badań naukowych, wycena potencjału energii wiatrowej na terytorium Ukrainy znajduje się na poziomie 330 miliardów kW, co przekracza ustaloną moc ukraińskich elektrowni o 6 tysięcy razy. To, oczywiście, hipotetyczne oceny, nie przewidujące całkowitego wykorzystania danego potencjału, ale za to dające całkowicie realne wyobrażenie o perspektywach rozwoju danej branży. Światowe doświadczenie dowodzi, iż najefektywniej energia wiatrowa wykorzystywana jest na morskich i przybrzeżnych obszarach oraz na górskich terenach. Z tego punktu widzenia, terytorium Ukrainy posiada pozytywne opinie o sprzyjających warunkach geograficznych oraz sporą liczbę perspektywicznych dla energii wiatrowej stref. Dane te powstały na podstawie obliczeń komputerowych, przeprowadzonych według danych pomiarów prędkości wiatru w ciągu 20 lat na 216 stacjach meteorologicznych systemu „Goskomhydrometa” na Ukrainie. Największy potencjał posiadają znaczne tereny, przyległe do Morza Czarnego i Morza Azowskiego oraz region karpacki, region Krymu Wschodniego i Krymu Zachodniego. Oprócz tego są tam rejony ze zwiększonym potencjałem wiatrowym, np. w regionie Donbas oraz Obwodzie dniepropietrowskim. Przy realizacji projektów z budownictwa i rozruchu elektrowni wiatrowych na tych wszystkich terytoriach, można by było zapewnić około 30% pokrycia potrzeb Ukrainy na energię elektryczną.

Obecnie, gdy szybsze zastosowanie energii odnawialnej stało się nie tylko planem na przyszłość, ale także kwestią przetrwania, proces ten stanie się jednym z najważniejszych, a na jego rezultaty nie będzie trzeba długo czekać.

„Pesymista narzeka na wiatr; optymista oczekuje na zmiany; realista dostosowuje żagle”.

William Arthur Ward.

Ludzie zawsze starają się znaleźć nowe źródła energii odnawialnej, więc nie jest zaskoczeniem, że są szczególnie zainteresowani wodą i jej wszechstronnością. W związku z tym wiele wysiłków zmierzało do pozyskiwania energii z potoku i energii falowej, które są określone jako okrągłe ruchy cząsteczek wody spowodowane przez wiatr, które przemieszczają powierzchnię wody przez tarcie.