POCHWYCIĆ WIATR

02/01/2014 - 01:08
Instytut Rozwoju Energii Odnawialnej
Wind power plants are divided into small and bi

Nieodłącznym elementem elektrowni wiatrowej, a za razem głównym jej mechanizmem jest turbina wiatrowa. To dzięki niej funkcjonuje ona prawidłowo i może czerpać z czystej siły wiatru. Wiatraki się także charakterystycznym motywem krajobrazu, który wzbogacony majestatycznymi konstrukcjami wzbudza podziw i przybliża nas do modernizacji w ekologicznych sposobach pozyskiwania energii.

Turbiny wiatrowe, zwane również silnikami wiatrowymi zamieniają energię kinetyczną wiatru na pracę mechaniczną w postaci ruchu obrotowego wirnika. Silniki wykorzystujące wspomniane procesy dzielą się w zależności od ustawienia osi wirnika na: turbiny o poziomej osi obrotu, turbiny o pionowej osi obrotu. Pierwszy typ jest najbardziej rozpowszechniony i składa się z wysokiej wieży zakończonej wirnikiem wyglądem przypominającym śmigło. Owo śmigło posiada trzy łopaty, choć w zależności od konstrukcji może być ich więcej lub mniej. Do osiągnięcia maksymalnej efektywności turbina musi być zwrócona dokładnie w kierunku wiejącego wiatru, jednak jego umiejscowienie może się stosunkowo różnić. Ponadto wśród poziomo osiowych turbin rozróżnia się turbiny w zależności od umiejscowienia w stosunku do masztu. Może zatem znajdować się przed lub za nim. To ostatnie rozwiązanie nie jest jednak zbyt często wykorzystywane z powodu częściowego zacienienia wirnika przez maszt.

Z kolei turbiny o pionowej osi obrotu stanowią niewielki procent wszystkich silników wiatrowych. Wyróżnia się przede wszystkim wynalezioną we Francji turbinę Darrieusa, oraz skonstruowaną w Finlandii turbinę Savoniusa. Wykorzystanie tej technologii wiąże się ściśle z warunkami wiatrowymi, gdyż silnik nie może osiągać prędkości większej, niż szybkość wiejącego w danie chwili wiatru. Z tego względu nie są one używane do produkcji energii elektrycznej, ale do mielenia ziarna czy pompowania wody.

Uzyskana w powyższy sposób energia, aby mogła zostać przetworzona na elektryczną musi przejść konwersję w specjalnym generatorze, który nazywa się generatorem asynchronicznym. Dzięki niemu można w łatwy sposób podłączyć się do sieci energetycznej, jednak konieczne jest używanie przekładni o dużym stopniu przełożenia. Spowodowanie jest to tym, że największą moc użyteczną generatory asynchroniczne wytwarzają przy prędkości obrotowej znacznie przekraczającej prędkość obrotową wirnika. Aby uprościć konstrukcje można wyeliminować przekładnie i wykorzystać generator o zmiennej prędkości obrotowej podłączony bezpośrednio do wirnika. Dzięki temu osiąga się mniejsze prędkości, co niesie ze sobą mniejszy hałas i mniejsze zużycie.

Istnieje podział na małe i duże elektrownie wiatrowe, a ich wielkość zależy od rozmiaru turbiny. Większe są dostrzegalne i widoczne w krajobrazie, tak więc nie da się ich przeoczyć, jednym to odpowiada innym nie. Niosą ze sobą również hałas i stanową niebezpieczeństwo dla ptaków czy nietoperzy. Jednak nie można im odbierać wkładu energotwórczego. Niekiedy warunki środowiska nie pozwalają na realizację tak dużych przedsięwzięć, w takich okolicznościach stosuje się mniejsze wersje. Pracują one ciszej, nie stwarzają zagrożenia dla zwierząt i nie ingerują w krajobraz, ale mogą stanowić ciekawy element architektoniczny. Poza tym niektóre miejsca sprzyjają bardziej małym konstrukcją. Sprawdza się to szczególnie w miejscach o mniej korzystnych warunkach wiatrowych, a co za tym idzie mniejsze jest zapotrzebowanie na energię elektryczną. Ponadto zaletą jest także ich przenośna konstrukcja, która umożliwia powstanie elektrowni na obszarach trudno dostępnych.

Światowy udział w energetyce wiatrowej rośnie z roku na rok i osiąga znaczne sukcesy. Owocuje to we wzroście ekologicznej energii, którą szacuje się na 160 GW. Liderami w grupie państw wykorzystujących turbiny wiatrowe są Stany Zjednoczone (35,2 GW), Chiny (26 GW), Niemcy (25,7 GW) oraz Hiszpania (19,1 GW).

Dzięki rozwojowi technologicznemu energetyka wiatrowa stała się w Europie głównym źródłem pozyskiwania alternatywnej energii. Całość zainstalowanych silników wiatrowych jest w stanie wyprodukować 142 TWh energii elektrycznej w ciągu roku, co stanowi 4,2% zapotrzebowania Unii Europejskiej. Co ciekawe dzięki takim osiągnięciom można uniknąć emisji 108 milionów ton dwutlenku węgla rocznie, czyli tyle, ile jest w stanie wyprodukować 50 milionów samochodów. Polska natomiast posiada obecnie 472 MW mocy pozyskiwanej z pracy turbin wiatrowych.

Turbiny wiatrowe na stałe wpisały się w energetyczny dorobek. Wiatr z całą pewnością zaliczany jest do odnawialnych źródeł energii, które nie zanieczyszczają środowiska i stanowią niewyczerpany zapas energetyczny. Warto zatem inwestować w ekologie, a energetyka wiatrowa umożliwia to nawet indywidualnemu odbiorcy. 

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.