Energia Eoliană
-
Upload
iuracu-ioana -
Category
Documents
-
view
224 -
download
0
description
Transcript of Energia Eoliană
Energie eoliană
Energia eoliană
1. Introducere
1.1 Definiţie
Vântul este mişcarea aerului datorată maselor de aer cu temperaturi diferite.
Temperaturile diferite sunt cauzate de masele de apă şi pământ care absorb
diferit căldura soarelui. La scară globală mişcările masive de aer sunt cauzate de
diferenţa de temperatură între pământul de la ecuator şi cel apropiat de poli. Deoarece
vântul va bate cât timp soarele va încălzi Pământul este o sursă de energie
regenerabilă.
Energia eoliană este energia conţinută de forţa vântului ce bate pe suprafaţa
pământului. Exploatată, ea poate fi transformată în energie mecanică pentru pomparea
apei, de exemplu, sau măcinarea grâului, la mori ce funcţionează cu ajutorul vântului.
Prin conectarea unui rotor la un generator electric, turbinele de vânt moderne
transformă energia eoliană, ce învarte rotorul, în energie electrică.
Principiul:
1
Energie eoliană1.2 Istorie
Puterea vântului a fost folosită pentru
prima dată în jurul anului 5000 i.e.n, pentru
propulsarea bărcilor cu pânză. Există referinţe
istorice despre o moara de vant rudimentară
folosită în primul secol e.n dar prima moară de
vânt practic a aparut în sec. al VII-lea în
Afganistan. Aceste mori de vânt erau folosite
pentru măcinarea porumbului şi a grâului şi
pentru a trage apa. În Europa, morile de vânt au
apărut ceva mai târziu în sec. al XI-lea.
Figura 1. Moară de vânt
Egiptenii au fost poate primii care
au folosit energia generată de vânt atunci
când au navigat pe Nil în amonte, în jurul
secolului IV î.Hr. Peste secole vasele cu
pânze aveau să domine mările şi oceanele
lumii, servind în principal transportului
comercial, dar şi în scopuri militare şi
ştiinţifice. Marile imperii ale erei noastre
foloseau vasele cu pânze pentru a controla
şi domina mările. Aceste vase cu pânze
sunt şi astăzi prezente pe apă, însa sunt
construite cu echipamente moderne. Figura 2. Vas cu pânze
Utilizarea lor este, însa, cu totul alta - fie ca vase sportive, fie ca ambarcaţiuni
de agrement.
Energia eoliană a fost exploatată pe uscat de când prima moară de vânt a fost
construită în vechea Persie în secolul VII. De atunci morile de vânt sunt folosite
pentru măcinarea grâului, pomparea apei, tăierea lemnului sau pentru furnizarea altor
forme de energie mecanică. Însă exploatarea pe scară largă a apărut abia în secolul
XX, odată cu apariţia “morilor de vânt” moderne – turbinele de vânt ce pot genera o
energie de 250 până la 300 de kilovaţi.
2
Energie eoliană
2. Centrale eoliene
2.1. Descriere
Centralele eoliene sunt grupuri de turbine eoliene, plasate în apropiere unele
de altele cu scopul de a produce electricitate din energia eoliană. Turbinele eoliene
sunt conectate la un sistem de tensiune medie ce este apoi transformat în curent de
înaltă tensiune prin intermediul unui transformator, pentru a putea fi livrat în sistemele
de distribuire a electricităţii.
Zonele prielnice instalării centralelor eoliene depind de viteza vântului (minim
15 km/h) în regiune pe toată perioada anului, altitudine (o înălţime mai mare
înseamnă o viteză mai mare a vântului, datorită vâscozităţii reduse a vântului), relief
şi temperatură (temperaturile scăzute necesită lichide de lubrifiere cu punct de
îngheţare scăzut, materiale mai rezistente şi chiar sisteme de încălzire a turbinei
eoliene).
2.2. Amplasarea centralelor eoliene
În funcţie de zona unde este instalată o centrală eoliană exista trei tipuri de
amplasări:
Pe ţărm – centrale eoliene aşezate la 3 sau mai mulţi kilometri în interiorul
ţărmului. Amplasarea ţine cont de efectul de accelerare a unei mase de aer peste un
obstacol (în acest caz ţărmul). Deoarece orice eroare de amplasare poate însemna o
scădere masivă a cantităţii de electricitate generată se fac studii pe perioade de cel
puțin un an pentru determinarea locaţiei propice pentru instalarea centralelor eoliene.
În apropierea ţărmului - centrale eoliene aşezate la maxim 3 kilometri în
interiorul ţărmului sau 10 kilometri în larg. Aceste centrale eoliene fructifică efectul
de convecţie al aerului datorita diferenţelor de temperatură între apă şi pământ. Printre
probleme se numără migraţia păsărilor, habitatul acvatic, transportul şi efectul vizual.
În larg - centrale eoliene plasate la peste 10 kilometri în larg. Nu pătimesc de
pe urma efectului vizual, nu generează zgomot şi beneficiază de o viteză medie a
vântului mai mare. Printre dezavantaje se numără cheltuielile mai mari de construire,
amplasare, mentenanţă (în special cele plasate în apă sărată, care are un efect puternic
coroziv). Dacă distanţele față de ţărm sunt suficient de mari, centralele eoliene plasate
în larg pot fi conectate direct la o instalaţie de curent de înaltă tensiune.
3
Figura 3. Centrală eoliană amplasată în larg
Figura 4. Centrală eoliană amplasată pe ţărm
Energie eoliană
3.Turbine eoliene
3.1. Descrierea turbinei eoliene
Cele mai importante părţi componente ale turbinelor eoliene sunt:
- butucul rotorului;
- palele;
- nacela;
- pilonul;
- arborele principal (de turaţie redusă);
- multiplicatorul de turaţie cu roţi dinţate;
- dispozitivul de frânare;
- arborele de turaţie ridicată;
- generatorul electric;
- sistemul de răcire al generatorului electric;
- sistemul de pivotare;
- girueta;
- anemometrul;
- sistemul de control (controller).
4
Figura 6. Butuc de turbină eoliană
Figura 5. Părţile componente ale unei turbine eoliene
Energie eoliană
Butucul
rotorului are rolul de a permite montarea palelor turbinei şi este montat pe arborele
principal al turbinei eoliene.
Butucul
este
prevăzut
cu un
sistem
pasiv
(aerodinamic), activ
(hidraulic) sau mixt (active
stall) care permite orientarea palelor pentru controlul vitezei de rotaţie a turbinei
eoliene (priza de vânt).
Controlul activ, prin motoare valorifică la maximum vântul instantaneu şi
pentru a limita puterea în cazul în care vântul depăşeşte viteza nominală. În general,
sistemul roteşte palele în jurul propriilor axe (mişcare de pivotare), cu câteva grade, în
funcţie de viteza vântului, astfel încât palele să fie poziţionate în permanenţă sub un
unghi optim în raport cu viteza vântului, astfel încât să se obţină în orice moment
5
Energie eolianăputerea maximă. Sistemul permite limitarea puterii în cazul unui
vânt puternic (la limită, în caz de furtună, trecerea palelor în
„drapel”).
Controlul aerodinamic pasiv, numit şi „stall control”.
Palele eolienei sunt fixe în raport cu butucul turbinei. Ele sunt
concepute special pentru a permite deblocarea în cazul unui vânt
puternic. Deblocarea este progresivă, până când vântul atinge
viteza critică. Acest tip de control este utilizat de cea mai mare parte a eolienelor,
deoarece are avantajul că nu necesită piese mobile şi sisteme de comandă în rotorul
turbinei.
Controlul mixt vizează utilizarea avantajelor controlului pasiv şi al celui activ,
pentru a controla mai precis conversia în energie electrică. Acest sistem este numit
control activ cu deblocare aerodinamică, sau „active stall”. El este utilizat pentru
eolienele de foarte mare putere.
Palele reprezintă unele dintre cele mai importante componente ale turbinelor
eoliene şi împreună cu butucul alcătuiesc rotorul turbinei. Profilul lor este rodul unor
studii aerodinamice complexe, de ele depinzând randamentul turbinei. Astfel,
diametrul palelor (sau suprafaţa acoperită de acestea) este în funcție de puterea dorită.
Cel mai adesea, palele sunt realizate cu aceleaşi tehnologii utilizate şi în industria
aeronautică, din materiale compozite, care să asigure simultan rezistenţă mecanică,
flexibilitate, elasticitate şi greutate redusă. Uneori se utilizează la construcţia palelor
şi materiale metalice sau chiar lemnul. Lăţimea
palelor determină cuplul de pornire, care va fi
cu atât mai mare cu cât palele sunt mai late.
Profilul depinde de cuplul dorit în funcţionare.
6
Figura 8. Pale de tip EnerconFigura 9. Pale de tip Gamesa
Figura 11. Nacela unei turbine eoliene
Figura 10. Schema turbinelor mono-pală, bi-pală şi cu trei pale
Figura 12. Pilon de turbină eoliană
Energie eoliană
Numărul de pale depinde de
eoliană. În prezent, sistemul cu trei pale este cel mai utilizat, deoarece asigură
limitarea vibraţiilor, a zgomotului şi a oboselii rotorului, faţă de sistemele mono-pală
sau bi-pală. Coeficientul de putere este cu 10 % mai mare pentru sistemul bi-pală faţă
de cel mono-pală, iar creşterea este de 3% între sistemul cu trei pale faţă de două pale.
În plus, este un compromis bun între cost şi viteza de rotaţie a captorului eolian şi
avantaje din punct de vedere estetic pentru sistemul cu trei pale, faţă de cel cu două
pale .
Nacela are rolul de a proteja
componentele turbinei eoliene, care se montează
în interiorul acesteia şi anume: arborele
principal, multiplicatorul de turaţie, dispozitivul
de frânare, arborele de turaţie ridicată,
generatorul electric, sistemul de răcire al
generatorului electric şi sistemul de pivotare.
Pilonul are rolul de a susţine turbina eoliană şi de a permite accesul în vederea
exploatării şi executării operaţiilor de întreţinere, respectiv reparaţii. În interiorul
pilonilor sunt montate atât reţeaua de distribuţie a energiei electrice produse de
turbina eoliană, cât şi scările de acces spre nacelă. Alegerea înălțimii este importantă,
deoarece trebuie realizat un bun compromis între preţul de construcţie şi expunerea
7
Energie eolianădorită la vânt. În consecinţă, odată cu creşterea înălţimii, creşte viteza vântului, dar şi
preţul. În general, înălţimea pilonului este puţin mai mare decât diametrul palelor.
Înălţimea eolienelor este cuprinsă între 40 și 80 de metri.
Arborele principal al turbinelor eoliene are turaţie redusă şi transmite mişcarea
de rotaţie, de la butucul turbinei la multiplicatorul de turaţie cu roţi dinţate. În funcţie
de tipul turbinei eoliene, turaţia arborelui principal poate să varieze între 20-40
rot/min.
Arborele de turaţie ridicată denumit şi arbore secundar sau cuplaj, are rolul de
a transmite mişcarea de la multiplicatorul de turaţie la generatorul electric. Turaţia
acestui arbore, ca şi cea a generatorului electric, are valori între 1200-1800 rot/min.
Multiplicatorul de turaţie cu roţi dinţate are rolul de a mări turaţia de la
valoarea redusă a arborelui principal, la valoarea ridicată de care are nevoie
generatorul de curent electric. Multiplicatorul mecanic de viteză permite
transformarea puterii mecanice, caracterizată de cuplu mare şi viteză mică specifică
turbinei eoliene, în putere de viteză mai ridicată, dar cuplu mai mic. Aceasta deoarece
viteza turbinei eoliene este prea mică, iar cuplul prea mare, pentru a fi aplicate direct
generatorului. Multiplicatorul asigură conexiunea între arborele primar (al turbinei
eoliene) şi arborele secundar (al generatorului).
Există mai multe tipuri de multiplicatoare, cum ar fi:
• Multiplicatorul cu una sau mai multe trepte de roţi dinţate, care permite
transformarea mişcării mecanice de la 20-40 rot/min la 1200-1800 rot/min. Axele de
rotaţie ale roţilor dințate sunt fixe în raport cu carcasa.
• Multiplicatorul cu sistem planetar, care permite obţinerea unor rapoarte de
transmisie mari, într-un volum mic. În cazul acestora, axele roţilor numite sateliţi nu
sunt fixe faţă de carcasă, ci se rotesc faţă de celelalte roţi.
Există şi posibilitatea antrenării directe a generatorului, fără utilizarea unui
multiplicator.
8
Figura 13. Arborele principal şi cel secundar împreună cu multiplicatorul de turaţie
Figura 14. Dispozitiv de frânare
Energie eoliană
9
Figura 15. Generator electric eolian de 5MW
Energie eolianăDispozitivul de frânare este un dispozitiv de siguranţă şi se montează pe
arborele de turaţie ridicată, între multiplicatorul de turaţie şi generatorul electric.
Viteza de rotaţie a turbinei este menţinută constantă prin reglarea unghiului de
înclinare a palelor în funcţie de viteza vântului şi nu prin frânarea arborelui secundar
al turbinei. Dispozitivul de frânare (cel mai adesea hidraulic, iar uneori mecanic) este
utilizat numai în cazul în care mecanismul de reglare a unghiului de înclinare a palelor
nu funcţionează corect, sau pentru frânarea completă a turbinei în cazul în care se
efectuează operaţii de întreţinere sau reparaţii.
Generatorul electric are rolul de a converti energia mecanică a arborelui de
turaţie ridicată al turbinei eoliene, în energie electrică. Spirele rotorului se rotesc în
câmpul magnetic generat de stator şi astfel, în spire se induce curent electric. Există
atât generatoare electrice care furnizează curent continuu, cât şi generatoare electrice
de curent alternativ într-o gamă extrem de variată de puteri. Datorită preţului şi
randamentului, se utilizează, aproape în totalitate, generatoare de curent alternativ.
Generatoarele de curent alternativ pot fi sincrone sau asincrone, funcţionând la viteză
fixă sau variabilă.
Sistemul de răcire al generatorului electric preia excesul de căldură produs în
timpul funcţionării acestuia. Răcirea este asigurată de un ventilator centrifugal, iar
generatoarele de putere mai redusă au răcirea asigurată de ventilatoare axiale. Uneori
sistemul de răcire al generatoarelor electrice este proiectat să funcţioneze cu apă de
răcire, caz în care există un circuit suplimentar pentru răcirea apei.
10
Figura 16. Giruetă Figura 17. Anemometru
Energie eolianăSistemul de pivotare al turbinei eoliene, are rolul de a permite orientarea
turbinei după direcția vântului. Componentele principale ale acestui sistem sunt
motorul de pivotare şi elementul de transmisie a mişcării. Ambele componente au
prevăzute elemente de angrenare cu roți dinţate. Acest mecanism este antrenat în
mişcare cu ajutorul unui sistem automatizat, la orice schimbare a direcţiei vântului,
sesizată de giruetă.
Girueta este montată pe nacelă şi are rolul de a se orienta în permanenţă după
direcţia vântului. La schimbarea direcţiei vântului, girueta comandă automat intrarea
în funcţiune a sistemului de pivotare al turbinei. În cazul turbinelor de dimensiuni
reduse, nacela este rotită automat după direcţia vântului cu ajutorul giruetei, fără a fi
necesară prezenţa unui sistem suplimentar de pivotare.
Anemometrul este un dispozitiv pentru măsurarea vitezei vântului. Acest
aparat este montat pe nacelă şi comandă pornirea turbinei eoliene când viteza
vântului depăşeşte 3-4m/s, respectiv oprirea turbinei eoliene când viteza vântului
depăşeşte 25m/s.
Sistemul de control este calculatorul principal al unei turbine eoliene, care cel
puţin în cazul turbinelor de puteri mari, este integrat într-o reţea de calculatoare, care
controlează buna funcţionare a tuturor componentelor. De
regulă controler-ul este amplasat în nacelă, iar alte
calculatoare pot fi amplasate inclusiv la baza pilonilor.
3.2. Turbine eoliene cu axa orizontală
3.2.1. Descriere
La acest tip de turbină rotorul şi generatorul de
curent sunt poziţionate în vârful turnului şi trebuie aliniate
pe direcţia vântului. Turbinele mici sunt orientate cu ajutorul
11 Figura 18. Turbină eoliană cu axa orizontală
Energie eolianăunei aripioare, iar cele mari folosesc senzori şi servomotoare pentru a se alinia pe
direcţia vântului. Majoritatea turbinelor cu axa orizontală au şi o cutie de viteze care
transformă mişcarea de rotaţie lentă a palelor într-una mai rapidă, necesară pentru a
creşte eficienţa generatorului de curent. Deoarece turnul produce turbulențe
aerodinamice în urma sa rotorul turbinei este poziţionat în faţă. Palele turbinei sunt
rezistente pentru a nu fi îndoite şi împinse în turnul pe care sunt instalate de vânturile
puternice. În plus, palele sunt depărtate de turn şi uşor înclinate. Există şi turbine cu
axa orizontală cu rotorul plasat în spatele turnului. Astfel de turbine au avantajul că
palele elicei se pot îndoi, reducând suprafaţa care se opune vântului la viteze mari şi
nici nu trebuie orientate în direcţia vântului, acest lucru făcându-se automat datorită
construcţiei. Din cauza turbulenţelor însă majoritatea turbinelor cu axa orizontală au
rotorul plasat în faţa turnului.
3.2.2. Avantaje
Avantajele turbinei eoliene cu axa orizontală sunt următoarele:
- elicea se află aproape de centrul de greutate al turbinei, crescând stabilitatea;
- alinierea elicei cu direcţia vântului oferă cel mai bun unghi de atac pentru
pale, maximizând energia electrică rezultată;
- palele elicei pot fi pliate pentru a preveni distrugerea turbinei în cazul
vânturilor puternice;
- turnurile înalte permit accesul la vânturi mai puternice, rezultând o creştere a
curentului produs de turbină.
3.2.3. Dezavantaje
Dezavantajele turbinei eoliene cu axa orizontală sunt:
- turnurile înalte şi elicele cu pale lungi sunt greu de transportat, uneori costul
transportului fiind de 20% din cel al echipamentului în sine;
- turbinele cu axa orizontală sunt dificil de instalat şi necesită macarale şi
personal calificat;
- turbinele înalte pot obstrucţiona radarele de lângă bazele aeriene;
din cauza înălţimii turbinele cu axa orizontală au un impact negativ asupra
peisajului;
- variantele cu elicea în spate suferă la capitolul fiabilitate din cauza
turbulenţelor aerului.
3.3. Turbine eoliene cu axa verticală
12
Energie eoliană3.3.1. Descriere
La acest tip de turbine axa este verticală, generatorul şi toate componentele
mai sofisticate fiind plasate la bază, uşurând astfel instalarea şi mentenanţa. În loc de
turn acest tip de turbine folosesc fire de susţinere, rotorul fiind poziţionat aproape de
pământ. Aceste turbine sunt tot timpul aliniate cu direcţia vântului astfel nu este
necesară nici o ajustare în cazul în care vântul îşi schimbă direcţia; dar poziţionarea
lor aproape de sol unde viteza vântului este mai redusă, le scade eficienţa. De
asemenea un dezavantaj este şi faptul că acest tip de turbine nu pornesc singure,
majoritatea folosind generatorul pe post de motor pentru a porni.
În prezent sunt în dezvoltare câteva tipuri
de turbine verticale care sunt mult mai eficiente.
Principalele tipuri sunt: Darrieus, Turby, Giromill,
Quietrevolution şi Savonius.
3.3.2. Avantaje
Avantajele turbinei eoliene cu axa verticală
sunt următoarele:
- sunt mai uşor de întreţinut deoarece
părţile în mişcare sunt plasate mai aproape de
pământ;
- palele elicei sunt verticale, deci nu mai
este nevoie de o „cârmă” pentru orientarea elicei;
- prin construcţie turbinele verticale au o eficienţă aerodinamică crescută la
presiuni înalte şi joase;
- pentru acelaşi diametru al elicei, palele unei turbine cu axa verticală au o
secţiune mai mare decât cele ale unei turbine cu axa orizontală;
- turbinele cu axa verticală sunt mai eficiente în zonele cu turbulenţe ale
vântului datorită faptului că palele elicei sunt plasate mai aproape de pământ;
- înălţimea redusă permite instalarea în zonele unde legislaţia nu permite
clădiri prea înalte;
- nu au nevoie de un turn în vârful căruia să fie instalate, deci sunt mai ieftine
şi rezistă mai bine la vânturi puternice;
- vârful palelor elicei au o viteză unghiulară mai mică, deci rezistă la vânturi
mai puternice decât turbinele cu axa orizontală;
13
Figura 19. Turbină eoliană cu axa verticală
Energie eoliană- nu trebuie orientate în direcţia vântului, fiind astfel mai eficiente în zone cu
turbulenţe ale vântului;
- pot fi construite la dimensiuni mai mari, cu mecanisme care se rotesc în
totalitate, astfel nu mai necesită rulmenţi speciali şi scumpi.
3.3.3. Dezavantaje
Dezavantajele turbinei eoliene cu axa orizontală sunt:
- eficienţa turbinelor cu axa verticală se situează în medie la 50% din cea a
modelelor cu axa orizontală;
- trebuie instalate pe o suprafaţă plană;
- majoritatea turbinelor cu axa verticală au nevoie de un electromotor pentru a
fi pornite în condiţii de vânt slab;
- turbinele cu axa verticală ancorate prin cablu creează stres mecanic pe
mecanismul de prindere a elicei de ax în partea de jos;
- majoritatea pieselor unei turbine cu axa verticală sunt plasate în partea de jos,
deci schimbarea lor presupune dezmembrarea întregii structuri.
3.3.4. Turbina Windspire
Windspire este cel mai nou model de
turbină eoliană verticală al Mariah Power.
Windspire se laudă cu funcţionarea eficientă şi
în condiții de vânt moderat, mărind astfel aria
geografică unde turbina eoliană poate fi
instalată. La un vânt mediu de 17 Km/h
Windspire poate produce aproximativ 1800
KWh pe an.
Alte avantaje constau în designul integrat, care cuprinde generatorul de
electricitate, inversorul de curent şi kitul de monitorizare wireless. Rotorul a fost
special proiectat pentru a
funcţiona silenţios, adresând
astfel una din problemele de
bază ale turbinelor eoliene.
14
Figura 20. Turbina verticală Windspire
Energie eoliană3.4. Turbine eoliene arhitecturale
Sună puţin cam ciudat, dar ele există şi se referă la acele turbine eoliene cu
impact minim asupra mediului din punct de vedere vizual ce sunt plasate pe
acoperişurile clădirilor.
Fiind deja montate la o înălţime respectabilă au costuri de instalare şi
întreţinere reduse, ne mai necesitând un turn în vârful cărora să fie amplasate.
Nu doar costurile sunt principalul atu ci şi eficienţa crescută pentru cele de pe
marginea acoperișurilor datorită vitezei mai mari a curenţilor de aer ascendenţi.
Aerovironment este prima firmă care se
aventurează să ofere aceste turbine eoliene de
dimensiuni reduse, silenţioase şi cu eficienţă ridicată.
3.5. Turbina eoliană cu heliu
Turbinele eoliene au fost perfecţionate masiv în ultimul timp, devenind mai
înalte, mai mari, mai eficiente, şi ajungând să genereze chiar şi 5MW de energie. Însă
până acum nu au reuşit să scape de principala lor piedică: capriciozitatea vremii.
Chiar dacă sunt amplasate în zone bine bătute de vânt, există perioade de calm,
în care aceste turbine stau degeaba. Ca să nu mai vorbim despre impactul pe care îl au
asupra peisajului. Însă acum a apărut o alternativă care elimină toate aceste
dezavantaje.
Compania canadiană Magenn Power ne propune un dirijabil în formă de
turbină, care să fie învârtit de vânturile de mare altitudine şi ţintuit la sol de cabluri
electrice care ar servi şi la
transferul energiei.
Prototipul a fost denumit
MARS (Magenn Air Rotor
System), este umplut cu Heliu
pentru a fi mai uşor decât aerul şi
se roteşte pe o axă orizontală. Acest
dirijabil ar pluti la o înălţime între
180 și 300 de metri, putând genera
MW buni de energie.
15
Figura 21. Turbine eoliene Aerovironment
Figura 22. Turbină eoliană cu heliu
Energie eolianăVor exista modele de dimensiuni variate, cele mai mari depăşind în
productivitate orice turbină terestră (aproape dublează rata de utilizare a turbinelor
terestre).
4. Energia eoliană în România şi în lume
4.1. Potenţialul eolian al României
România are cel mai ridicat potenţial din sud-estul Europei în domeniul
energiei eoliene, sud-estul Dobrogei plasându-se chiar pe locul al doilea la nivelul
întregului continent, relevă un studiu Erste Group.
Potenţialul eolian al României este estimat la 14.000 MW capacitate instalată,
însă ţara noastră dispune deocamdată de doar 7 MW instalaţii în turbine eoliene.
Potrivit unui studiu al Institutului Român pentru Energie (IRE), sectorul energiei
eoliene ar putea contribui cu 13 TWh la necesarul naţional anual în 2020, scenariu
care ar implica dezvoltarea de capacităţi de producţie complementare, bazate pe
turbine de gaz, care să dezvolte până la 15 TWh.
Până acum, investitorii au solicitat racordarea la sistemul de transport al
energiei a unor proiecte cu o putere instalată totală de 12.000 MW, în condiţiile în
care capacitatea tehnică a reţelei permite conectarea a până la 4.000 MW. Potrivit
analiştilor Erste, dacă aceştia ar realiza proiecte care să totalizeze 4.000 MW putere
instalată până în perioada 2015-2017, investiţiile în domeniu ar creşte la peste patru
miliarde de euro.
4.2. România va avea cel mai mare parc eolian din Europa
Cel mai mare parc de eoliene din Europa va fi construit în apropierea
localităţii Fântânele din județul Constanţa. Constructorii parcului, de origine cehă,
promit că cele 240 de eoliene vor produce energie electrică aproape cât un reactor
nuclear.
Primele staţii eoliene au fost deja montate, iar pentru primăvara anului 2010
este programată şi conectarea la sistemul energetic naţional. Parcul eolian de la
Fântânele va avea o putere instalată de 600 MW, comparabilă cu cea a unui reactor
nuclear. Valoarea investiţiei depăşeşte un miliard de euro.
16
Energie eolianăLocalitatea Fântânele nu este singura cu parc eolian din Romania. Un grup de
oameni de afaceri germani va investi 60 de milioane de euro în construirea unui parc
eolian lângă Orşova. Astfel, începând cu luna decembrie a anului 2009, la Orşova vor
funcţiona 32 de centrale cu o capacitate totală de 50 MW.
Şi în Tulcea există patru parcuri eoliene: la Baia, Topolog, Măcin şi Valea
Nucarilor. Parcurile de la Baia şi Valea Nucarilor sunt formate din trei instalaţii,
respectiv opt instalaţii, în timp ce la Topolog şi Măcin există deocamdată doar câte o
singură turbină.
4.3. Energia eoliană la nivel global
Energia eoliană este sursa de energie care creşte ca aport procentual cel mai
mult. Pe ultimii zece ani vorbim de o medie de aproximativ 29% creştere anuală (anul
2005 a înregistrat o creştere record de 43%), mult peste 2,5% pentru cărbune, 1,8%
pentru energie nucleară, 2,5% pentru gaz natural și 1,7% pentru petrol. Datorită
iminentei crize a combustibililor şi efectelor alarmante ale încălzirii globale este de
aşteptat ca aceste cifre să crească în cazul energiei eoliene. Europa este continentul
care produce cea mai mare cantitate de energie folosind puterea vântului.
Pentru anul 2010, World Wide Energy Association se aşteaptă ca la nivel
mondial să se producă 160 GW de electricitate folosind energie eoliană. Țara cu cel
mai mare procent de electricitate provenit din energie eoliană este Danemarca, cu
aproximativ 20%, iar ţara care produce cea mai mare cantitate de energie este
Germania, cu 38,5 TWh în 2007. Pe continentul nord american lucrurile se mişcă mai
greu, dar se mişcă în direcţia corectă, statele din SUA ce produc cantităţi însemnate de
17
Energie eolianăcurent folosind energia eoliană fiind Texas şi California. Pe locul patru la nivel
mondial se situează India cu 6270 MW în 2006. India este totodată şi unul dintre cei
mai mari producători de turbine eoliene.
La nivel individual turbinele eoliene sunt folosite cu precădere de locuinţele
din zonele izolate, unde nu ajunge reţeaua de curent electric sau se doreşte scăderea
costului facturilor la electricitate. Din păcate predictibilitatea scăzută a cantităţii de
energie ce poate fi produsă face necesară folosirea energiei eoliene în conjuncţie cu
alte mijloace de furnizare a electricităţii.
Dezvoltarea tehnologică a turbinelor va duce la scăderea costurilor de
producere a curentului provenit din energie eoliană, acesta fiind principalul factor
motivant pentru folosirea unei surse de energie alternative.
Cele mai puternice turbine eoliene din lume au fost lansate în Germania
După un deceniu de dezvoltare, cele mai puternice turbine eoliene sunt pe cale
să fie lansate. Aceste turbine pe nume Areva sunt uşor de instalat şi de întreţinut, fiind
foarte rezistente la apă. Aproximativ 5.000 de locuinţe ar putea beneficia de pe urma
acestor turbine, fiecare având o putere maximă de 5 MW.
5. Energia eoliană, o soluţie în dezvoltarea durabilă
Conceptul de dezvoltare durabilă desemnează totalitatea formelor şi metodelor
de dezvoltare socio-economică, al căror fundament îl reprezintă în primul rând
asigurarea unui echilibru între aceste sisteme socio-economice şi elementele
capitalului natural.
Cea mai cunoscută definiţie a dezvoltării durabile este cu siguranţă cea dată de
Comisia Mondială pentru Mediu şi Dezvoltare (WCED) în raportul "Viitorul nostru
comun", cunoscut şi sub numele de Raportul Brundtland: "dezvoltarea durabilă este
18
Energie eolianădezvoltarea care urmăreşte satisfacerea nevoile prezentului, fără a compromite
posibilitatea generaţiilor viitoare de a-şi satisface propriile nevoi".
Dezvoltarea durabilă urmareşte şi încearcă să găsească un cadru teoretic stabil
pentru luarea deciziilor în orice situaţie în care se regăseşte un raport de tipul
om/mediu, fie ca e vorba de mediu înconjurător, economic sau social.
Deşi iniţial dezvoltarea durabilă s-a vrut a fi o soluţie la criza ecologică
determinată de intensa exploatare industrială a resurselor şi degradarea continuă a
mediului şi caută în primul rând prezervarea calităţii mediului înconjurător, în prezent
conceptul s-a extins asupra calităţii vieţii în complexitatea sa, şi sub aspect economic
şi social. Obiect al dezvoltării durabile este acum şi preocuparea pentru dreptate şi
echitate între state, nu numai între generaţii.
Una dintre direcţiile sugerate de organismele internaţionale pentru a instaura o
dezvoltare durabilă este acordarea unei atenţii deosebite asupra producerii şi utilizării
de energie pe cale neconvenţională. Cea mai bună modalitate de a realiza acest
obiective este utilizarea energiilor regenerabile.
Raportul Grupului de Experţi Interguvernamental asupra Evoluţiei Climei
(GIEC) publicat în Februarie 2007, readuce în discuţie dezvoltarea surselor de energie
naturală regenerabilă, printre care cea eoliană, dacă se doreşte păstrarea unui nivel
rezonabil de confort în ţările dezvoltate şi creşterea considerabilă a celui din ţările
sărace.
Hermann Scheer (Presedinte EUROSOLAR; Director General al Consiliului
Internaţional pentru Energia Regenerabil –“WCRE”; Preşedintele Forului Parlamentar
Internaţional pentru Energiile Regenerabile) ţine să precizeze în cadrul unei pledoarii
urmatoarele: “În materie de aprovizionări cu energie la nivel mondial, există veşti
bune şi veşti rele. Cele rele? Petrolul se termină. Cele bune? Petrolul se termină. Şi
nu numai el: mai devreme sau mai târziu, toate energiile fosile vor avea aceeaşi
soartă, chiar şi uraniul care alimentează centralele nucleare.”
Singurele costuri direct legate de producţia de energii regenerabile sunt cele
ale dezvoltării tehnologiei. Costul combustibililor nu mai trebuie atunci plătit –
biomasa constituind singura excepţie, căci munca agricolă şi forestieră trebuie
remunerată. Costurile legate de echipament se vor diminua o dată cu dezvoltarea
producţiei la scară mare şi ameliorarea continuă a tehnologiilor. Aceasta pe când
energia convenţională va creşte constant ca preţ.
19
Energie eolianăDacă această dezvoltare se desfăşoară în acelaşi ritm, producţia de electricitate
de origine nucleară şi fosilă urmează să fie înlocuită în aproximativ patruzeci de ani.
Cât priveşte supracosturile, ele se vor diminua din cauza creşterii preţului energiilor
convenţionale. Acest lucru înseamnă că, înainte chiar de 2020, preţul electricităţii
regenerabile va fi mai mic decât cel al electricităţii generate în noi centrale nucleare şi
termice, accelerând şi mai mult tranziţia energetică. Un potenţial de substituţie similar
poate fi realizat şi în domeniul căldurii şi al carburanţilor. Există deja case individuale
şi în curând zgârie-nori care răspund propriilor lor nevoi datorită energiilor
regenerabile. Totalul suprainvestiţiilor este compensat în zece sau douăzeci de ani de
economiile de combustibili astfel obţinute. Dezvoltarea maşinilor hibride trebuie să
permită şi înlocuirea carburanţilor fosili cu biocarburanţi şi motorizări electrice
utilizând noi tehnologii ale bateriilor.
Posibilitatea de a merge spre o lume post-fosilă şi post-nucleară nu este
întotdeauna percepută ca atare; de fapt, existenţa acestei oportunităţi este chiar negată
în continuare. Sistemul nostru depăşit, cu structurile sale de întreprinderi asociate, este
perceput ca gravat în marmură. Considerăm demonstrat faptul că este tehnologic
neutru faţă de alte surse de energie ale căror costuri sunt privite în mod izolat, pe când
ar trebui să se compare sistemele energetice în globalitatea lor. Această viziune
trădează o lipsă completă de cunoştinţe de bază în tehnologii şi sociologie, legate de
energie.
Una dintre posibilităţile energetice evidenţiate de Hermann Scheer în pledoaria
sa, este energia eoliană.
20
Energie eoliană
Concluzii
Noile cerinţe în domeniul dezvoltării durabile au determinat statele lumii să îşi
pună problema metodelor de producere a energiei şi să crească cota de energie
produsă pe baza energiilor regenerabile. Protocolul de la Kyoto angajează statele
semnatare să reducă emisiile de gaze cu efect de seră. Acest acord a determinat
adoptarea unor politici naţionale de dezvoltare a eolienelor şi a altor surse ce nu
degajă bioxid ce carbon.
Trei factori au determinat ca soluţia eolienelor să devină mai competitivă:
• noile cunoştinţe şi dezvoltarea electronicii de putere;
• ameliorarea performanţelor aerodinamice în conceperea turbinelor eoliene;
• finanţarea naţională pentru implantarea de noi eoliene.
Energia eoliană s-a dovedit deja a fi o soluţie foarte bună la problema
energetică globală. Utilizarea resurselor regenerabile se adresează nu numai
producerii de energie, dar, prin modul particular de generare, reformulează şi modelul
de dezvoltare, prin descentralizarea surselor. Energia eoliană în special este printre
formele de energie regenerabilă care se pretează aplicaţiilor la scară redusă.
Piaţa mondială energiei eoliene continuă să crească anual cu o rată de 32% în
ciuda constrângerilor legate de oferta limitată de turbine eoliene. Această dezvoltare
arată că industria globală a energiei bazată pe forţa vantului răspunde rapid provocării
de a produce nivelul solicitat şi reuşeşte să-şi susţină creşterea.
Producerea energiei electrice cu ajutorul turbinelor eoliene nu produce
poluarea aerului deoarece acestea nu consumă combustibil.
Principala obiecţie împotriva instalării turbinelor eoliene este pericolul ce îl
reprezintă acestea asupra păsărilor şi liliecilor. Cu toate acestea studiile arată că
numărul pasărilor omorâte de turbinele eoliene este neglijabil în comparaţie cu
numărul păsărilor omorâte de maşini, de liniile de înaltă tensiune sau din pricina altor
activităţi ale omului. Pericolul ce-l mai mare îl reprezintă pentru liliecii migratori în
21
Energie eolianătimpul perioadelor de migrare. Dar în general fermele eoliene nu sunt aşezate pe
rutelele de migrare ale acestora.
Zgomotul făcut de turbinele eoliene este adeseori considerat o problemă deşi,
zgomotul turbinelor mari este mai slab decat cel al turbinelor mici.
O problemă este uneori şi estetica, unele proiecte fiind amânate din acestă
cauză.
Bibliografie
1. Revista „Arborele Lumii”, Știință și tehnologie nr. 57
2. http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_eoliană
3. http://www.agp.ro/ro/energia_eoliană
4. http://www.energeia.ro
5. http://www.energie-eoliană.com
6. http://www.eoliene.net
7. http://www.naturenergy.ro
8. http://www.termo.utcluj.ro/regenerabile/
9. http://www.sporulcasei.ro/
10. http://cleantechnica.com
11. http://www.eia.doe.gov/kids/
22