Větrná energie

Vítr je vzduch ve vodorovném pohybu, který proudí přes zemský povrch je produktem slunečného světla - čisté solární energie. Je způsoben rozdíly v tlaku, kdy proudí z území s vyšším tlakem do území s tlakem nižším.

Větrná energie pochází z konverze větrné energie (kinetická energie vzduchu v pohybu) a přechází do užitečné formy energie skrze větrné elektrárny (výroba elektřiny), větrné mlýny pro mechanickou energii, větrná čerpadla pro čerpání vody nebo plachet k pohonu lodí.

K převedu kinetické energie větru na mechanickou energii (např. k výrobě elektřiny) slouží větrná turbína s listy, které jsou točeny sílou větru. Tyto turbíny se mohou otáčet kolem vodorovné nebo svislé osy. Horizontální větrné elektrárny vypadají jako obrovské, ale štíhlé větrné mlýny s elektrickým generátorem s čepelí namontovaném na vrcholu věže. Větrné elektrárny musí být velmi vysoké, aby chytaly vítr s nejvyšší rychlostí. Vertikální větrné elektrárny mají dva nebo tři listy, které se točí kolem svislé nebo ve vzpřímené poloze. Klíčovou výhodou vertikální větrné turbíny je skutečnost, že není potřeba, aby byla namířena do větru.Vertikální turbíny produkuje méně elektřiny než horizontální osa turbíny, protože listy jsou blíže k zemi, kde je vítr zmírněn překážkami, jako jsou stormy.

wind11

Obrázek 1.Konstrukce větrného generátoru.

Větrná turbína se skládá z listů připojených k rozbočovači. Ty tvoří rotor. Rotor v tomto výkresu je připojen přes hřídele rotoru k alternátoru. Když se točí, vyrábí elektřinu. Velikosti větrných turbín se velmi liší - od malých turbín pro napájení jedné budovy do obrovských větrných strojů. Skupina větrných turbín ve stejné lokalitě se obvykle nazývájí větrné farmy. Větrné farmy mohou být umístěny na moři a na pobřeží. Vyšší energetický výnos je možný na pevninských farmách, v místech, kde je jejich lokalizace méně znepokojující pro lidská centra. Na druhou stranu, připojení farmy do sítě na moři je složitější.

Fakta: Největší provozovny větrných elektráren na souši jsou umístěny v USA. Největší pobřežní větrná elektrárna na světě s kapacitou 367 MW je Walney, větrná farma ve Spojeném království. Největší světová plovoucí větrná turbína je v provozu 10 kilometrů od pobřeží v hloubce vody 220 metrů, jihozápadní Karmoy, Norsko. V září 2009 byl uveden do provozu a využívá 2,3 MW turbíny. Další "velký" příklad je Dánsko, které získá téměř 20 procent své elektřiny z větru - to je největší podíl z kterékoliv země.

Malé Větrné elektrárny

Malá větrná elektrárna je název pro systém větrných elektráren o kapacitě do 50 kW.

Na rozdíl od velkých větrných turbín se malé větrné elektrárny plánují použít tam, kde jsou méně příznivé větrné podmínky. Nepotřebují velké množství nezastavěných pozemků a neobtěžují hlukem, produkovaný velkými špičkami čepelí větrných elektráren. Mohou být instalovány například ve městě, na stožárů pouličního osvětlení nebo střechách budov.

Aplikace malých větrných elektráren

Malé větrné elektrárny jsou široce používány k napájení samostatných telekomunikačních a navigačních systémů, hospodářství a letních domů, k samostatnému zařízení osvětlení a mnoho dalších vzdálených systémů oddělených od sítě. Malé větrné elektrárny často spolupracují v hybridních systémech s fotovoltaickými moduly. Taková kombinace je spolehlivá a poskytuje optimální řešení pro uspokojení místní poptávky po energii.

wind3

Obrázek 2. Aplikace malých větrných elektráren

 Proč používat větrné elektrárny?

Vítr je bohatý a spolehlivý zdroj energie. Vyžaduje pouze jednorázové náklady na zřízení větrné elektrárny - poté je elektřina vyráběná z větrné turbíny zdarma..

Využívání větrné energie ovlivňuje méně životního prostředí než použití mnoho dalších zdrojů energie. Nezpůsobuje emise skleníkových plynů či jiných znečišťujících látek.Větrná turbína má nízkou fyzikální stopu vzhledem k množství elektřiny, kterou produkuje.

Kde se používají větrné turbíny?

Na základě pravidla, že rychlost větru se zvyšuje s nadmořskou výškou a přes volné prostranství, kde neexistují větrolamy, je vhodné stavět větrné elektrárny v místech, kde jsou hladké vrcholy, oblé kopce, otevřené pláně či břehy a horské meze, které urychlují vítr. Rychlost změny větru v průběhu dne a v různých měsících a obdobích se velmi liší. Základem pro stavbu větrné elektrárny je důvěryhodná větrná studie proveditelnosti určující, zda je daná lokalita vhodná pro větrný rozvoj. Ta zahrnuje mimo jiné data o minimální výrobě energie, kterou elektrárna může produkovat o dané výšce a na daném místě. Měření větru (je doporučeno 12 měsíců) se provádí na stožáru dané výšky.

Obrázek níže ukazuje, jak vítr může překonat překážky a jak se jim vyhnout.

wind21

Obrázek 3.   Umístění větrné elektrárny


Větrné elektrárny se obvykle používají v rozsahu rychlosti větru od 4 až 25 m / s, při nižších než 4 m / s je považován za irelevatní. Při rychlosti vyšší než 25 m /s je větrná elektrárna zastavena z bezpečnostních důvodů.

V případě malé větrné elektrárny se měření provádí na místě zvoleném pro umístění malé větrné turbíny. Měří se po dobu menší než tři měsíce a konečné výsledky jsou v souladu s obecným trendem větrných podmínek v území.

FAKTA: Větrné turbíny vyrábějí méně než 1 MW až po 5 MW na jednotku. Jaderné reaktory vyrábějí energie oproti tomu v rozsahu kolem 600 MW až 1300 MW. Za předpokladu, že větrné elektrárny vyrábí průměr 2MW, je potřeba, aby se 433 větrných turbín rovnalo kapacitě jedné jaderné elektrárny. Pokud však vítr fouká 24 hodin denně, 7 dní v týdnu.

Jaké jsou možné překážky?

Hlavní omezení větrné energie je vítr. Větrné turbíny jsou hlučné a můžou generovat stejnou úroveň hluku jako rodinné auto na cestách. Lopatky větrných turbín také zasáhují ptáky, kteří se pokoušejí létat mezi nimi. Větrnou energii je poměrně obtížné začlenit do stávajícího krajinného rázu, neboť zásadně mění estetiku krajiny.