Historia elektrowni wiatrowych swój początek ma w czasach starożytnych, kiedy to w Persji ok. 640 roku przed naszą erą powstał pierwszy wiatrak, stanowiący podstawę do dalszego rozwoju tej dziedziny energetyki. W Europie pierwsze siłownie wiatrowe powstały w Normandii, natomiast w Polsce znaczne zainteresowanie tym odnawialnym źródłem energii nastąpiło w przeciągu ostatnich dwudziestu lat.

Parametry charakteryzujące „jakość” wiatru

Poprawna lokalizacja siłowni wiatrowych, a także dobór odpowiednich turbin wiatrowych często poprzedzone jest licznymi badaniami i analizami, które określają możliwości wykorzystania potencjału wiatru w określonych warunkach. Wszystkie wykonywane obliczenia opierają się na elementarnych prawach fizyki, na podstawie których wykonywane są bardziej szczegółowe analizy. Podstawę stanowią takie parametry, jak: masa, prędkość, gęstość i objętość powietrza, których zależności pozwalają obliczyć energię kinetyczną, całkowitą moc zawartą w wietrze oraz masę powietrza. W związku z tym, że wiejący wiatr charakteryzuje się nie zerową prędkością, nie ma możliwości wykorzystania całej energii w nim zawartej. Stąd bardzo pomocna przy wykonywaniu obliczeń jest zasada zachowania pędu oraz energii. Najważniejszym parametrem definiującym wiatr jest prędkość, która zależna jest od różnicy ciśnienia pomiędzy wyżem a niżem, odległości pomiędzy nimi oraz ukształtowania terenu. Prędkość wiatru zmienia się w cyklu dobowym, natomiast sam kierunek wiatru zależny od regionalnego rozkładu różnicy ciśnień, a także siły Coriolisa.

 

 

Generatory

Podstawowymi elementami składowymi każdego wiatraka jest wirnik, gondola oraz wieża. Wirnik jest najczęściej trójłopatowy, co zapewnia stałą wartość momentu obrotowego, a tym samym stabilność konstrukcji. W jego środkowej części znajduje się piasta, w której wyróżnić można: sterownik piasty, cylinder systemu sterowania łopatami, piastę wirnika, łożysko, skrzydła oraz system blokady wirnika. W gondoli znajduje się: oś Głowna, chłodnica oleju, przekładnia Głowna, sterownik z konwerterem, hamulec parkingowy, dźwig serwisowy, transformator, tarcza hydrauliczna, koło mechanizmu obrotu gondoli, rama, siłowniki mechanizmu obrotu gondoli, generator oraz chłodnica. Elektrownie wiatrowe wyposażone są w dwa rodzaje generatorów: prądu stałego oraz zmiennego. Obecnie generatory prądu stałego są bardzo rzadko stosowane z uwagi na wysoki koszt tego rozwiązania. Wymagają one zastosowania specjalnych hermetycznych obudów, które mają chronić układ bardzo odporny na zawilgocenie składający się ze szczotek i komutatora. Niewątpliwie za tym rozwiązaniem przemawia prostota jego wykonania. Problemy z niestabilnością napięcia wyjściowego prądnicy mogą być zniwelowane poprzez zastosowanie przetwornicy napięcia stałego na napięcie stałe (DC/DC) lub napięcie przemienne (DC/AC). (…)

 

 

Podsumowanie

Energetyka wiatrowa jest jedną z najlepiej rozwijających się gałęzi odnawialnych źródeł energii. Do roku 2020 większość państw Unii Europejskiej ma w planach potroić moc zainstalowaną w energetyce wiatrowej, osiągając przy tym wartość 230 GW. Według prognoz 190 GW ma być zainstalowanych na lądzie, a 40 GW na morzu. Na stan 31 marca 2011 roku w energetyce wiatrowej w Polsce zarejestrowanych było 453 prawnych źródeł o łącznej mocy 1352 MW. Mimo iż nie jest to duży wynik w przeciwieństwie do pozostałych państw członkowskich UE, szacuje się, że sektor ten będzie się znacznie rozwijał w naszym państwie, co pozytywnie wpłynie na rozwój europejskiego sektora energetycznego. (…)

 

Joanna Szeremeta

 

 

 

Czytaj całość w GlobEnergia 1/2012