Notiuni generale despre energia eoliana

Vantul este miscarea aerului datorata maselor de aer cu temperaturi diferite. Temperaturile diferite sunt cauzate de masele de apa si pamant care absorb diferit caldura soarelui. La scara globala miscarile masive de aer sunt cauzate de diferenta de temperatura intre pamantul de la ecuator si cel apropiat de poli.

Vanturile se formeaza deorece soarele nu incalzeste Pamantul uniform, fapt care creeaza miscari de aer. Energia cinetica din vant poate fi folosita pentru a roti niste turbine, care sunt capabile de a genera electricitate. Unele turbine pot produce 5 MW, desi aceasta necesita o viteza a vantului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 de kilometri pe ora. Putine zone pe pamant au aceste viteze ale vantului, dar vanturi mai puternice se pot gasi la altitudini mai mari si in zone oceanice.

Energia eoliana este o sursa de energie regenerabila generata din puterea vantului. La sfarsitul anului 2006, capacitatea mondiala a generatoarelor eoliene era de 73904 MW, acestea producand ceva mai mult de 1% din necesarul mondial de energie electrica.

Energia eoliana este folosita extensiv in ziua de astazi, si turbine noi de vant se construiesc in toata lumea, energia eoliana fiind sursa de energie cu cea mai rapida crestere in ultimii ani. Majoritatea turbinelor produc energie peste 25% din timp, acest procent crescand iarna, cand vanturile sunt mai puternice.

Desi inca o sursa relativ minora de energie electrica pentru majoritatea tarilor, productia energiei eoliene a crescut practic de cinci ori intre 1999 si 2006, ajungandu-se ca, in unele tari, ponderea energiei eoliene in consumul total de energie sa fie semnificativ: Danemarca (23%), Spania (8%), Germania (6%).

Se crede ca potentialul tehnic mondial al energiei eoliene poate sa asigure de cinci ori mai multa energie decat este consumata acum. Acest nivel de exploatare ar necesita 12,7% din suprafata Pamantul (excluzand oceanele) sa fie acoperite de parcuri de turbine, presupunand ca terenul ar fi acoperit cu 6 turbine mari de vant pe kilometru patrat. Aceste cifre nu iau in considerare imbunatatirea randamentului turbinelor si a solutiilor tehnice utilizate.

Puterea eoliana instalata si predictii pe 1997-2010, Sursa: [1] World Wind Energy Association

Turbinele eoliene curente functioneaza pe acelasi principiu ca si morile de vant din antichitate: palele unei elice aduna energia kinetica a vantului pe care o transforma in electricitate prin intermediul unui generator.

Cel mai mare dezavantaj al energiei eoliene este faptul ca nu se obtine electricitate cand vantul nu bate sau bate prea slab, motiv pentru care trebuie asigurata o sursa alternativa de electricitate.

Valorificarea energiei eoliene a inceput in anii ’70, odata cu prima criza mondiala a petrolului. In anii ’90 a revenit in prim plan din cauza ingrijorarilor generate de impactul asupra mediului a poluarii generate de combustibilii fosili. Singurele dezavantaje ale folosirii energiei eoliene este impactul asupra pasarilor si impactul vizual asupra mediului.

Investitiile In centrale eoliene pornesc de la o fundamentare stiintifica iar tonul afacerii este dat de viteza medie a vantului. Pentru furnizarea energiei In sistemul national, aceasta trebuie sa fie de cel putin 6 m/s, iar pentru asigurarea consumului individual, de peste 4 m/s. In mod teoretic, o turbina eoliana de 1 MW poate asigura energia electrica necesara pentru aproximativ 10.000 de persoane, la un consum individual de 88 watt/h (Fundatia Terra Mileniul III). Fiind ieftina In raportul pret/watt, energia eoliana este o energie a viitorului care contribuie atat la securitatea energetica, cat si la Indeplinirea obiectivelor de mediu.

Avantaje

In contextul actual, caracterizat de cresterea alarmanta a poluarii cauzate de producerea energiei din arderea combustibililor fosili, devine din ce in ce mai importanta reducerea dependentei de acesti combustibili.

Energia eoliana s-a dovedit deja a fi o solutie foarte buna la problema energetica globala. Utilizarea resurselor regenerabile se adreseaza nu numai producerii de energie, dar prin modul particular de generare reformuleaza si modelul de dezvoltare, prin descentralizarea surselor. Energia eoliana in special este printre formele de energie regenerabila care se preteaza aplicatiilor la scara redusa.

Principalul avantaj al energiei eoliene este emisia zero de substante poluante si gaze cu efect de sera, datorita faptului ca nu se ard combustibili.

Nu se produc deseuri. Producerea de energie eoliana nu implica producerea nici unui fel de deseuri.

Costuri reduse pe unitate de energie produsa. Costul energiei electrice produse in centralele eoliene moderne a scazut substantial in ultimii ani, ajungand in S.U.A. sa fie chiar mai mici decat in cazul energiei generate din combustibili, chiar daca nu se iau in considerare externalitatile negative inerente utilizarii combustibililor clasici.^[1][2][3]

In 2004, pretul energiei eoliene ajunsese deja la o cincime fata de cel din anii 80, iar previziunile sunt de continuare a scaderii acestora, deoarece se pun in functiuni tot mai multe unitati eoliene cu putere instalata de mai multi megawati. ^[4]

Costuri reduse de scoatere din functiune. Spre deosebire de centralele nucleare, de exemplu, unde costurile de scoatere din functiune pot fi de cateva ori mai mare decat costurile centralei, in cazul generatoarelor eoliene, costurile de scoatere din functiune, la capatul perioadei normale de functionare, sunt minime, acestea putand fi integral reciclate.

Dezavantaje

Ferma de energie eoliana in Tarifa, Spania

Principalele dezavantaje sunt resursa energetica relativ limitata, inconstanta datorita variatiei vitezei vantului si numarului redus de amplasamente posibile. Putine locuri pe Pamant ofera posibilitatea producerii a suficienta electricitate folosind energia vantului.

La inceput, un important dezavantaj al productiei de energie eoliana a fost pretul destul de mare de producere a energiei si fiabilitatea relativ redusa a turbinelor. In ultimii ani, insa, pretul de productie pe unitate de energie electrica a scazut drastic, ajungand, prin imbunatatirea parametrilor tehnici ai turbinelor, la cifre de ordinul 3-4 eurocenti pe kilowatt ora.

Un alt dezavantaj este si 'poluarea vizuala' - adica, au o aparitie neplacuta - si de asemenea produc 'poluare sonora' (sunt prea galagioase). De asemenea, se afirma ca turbinele afecteaza mediul si ecosistemele din imprejurimi, omorand pasari si necesitand terenuri mari virane pentru instalarea lor. Argumente impotriva acestora sunt ca turbinele moderne de vant au o aparitie atractiva stilizata, ca masinile omoara mai multe pasari pe an decat turbinele si ca alte surse de energie, precum generarea de electricitate folosind carbunele, sunt cu mult mai daunatoare pentru mediu, deoarece creeaza poluare si duc la efectul de sera.

Un alt dezavantaj este riscul mare de distrugere in cazul furtunilor, daca viteza vantului depaseste limitele admise la proiectare. Oricat de mare ar fi limita admisa, intotdeauna exista posibilitatea ca ea sa fie depasita.

Energia eoliana si protectia mediului

„Daca nu luam masuri pentru reducerea emisiilor, concentratia de gaze cu efect de sera se va dubla, iar costurile totale vor fi echivalente cu pierderea a cel putin 5% din PIB-ul mondial pe an, aceasta putand ajunge pana la 20% pe an. Prin comparatie, costul actiunii imediate pentru a contracara efectele schimbarilor climatice poate fi limitat la aproximativ 1% din PIB-ul mondial”, a afirmat Sulfina Barbu, ministrul Mediului si Gospodaririi Apelor. Lipsa zapezii si inundatiile sunt unele dintre efectele acestor schimbari, sunt fenomene reale care se manifesta atat la nivel global, cat si la nivel national.

Dar In ce masura poate contribui energia eoliana la limitarea schimbarilor climatice si la atingerea obiectivelor stabilite pentru reducerea CO2? La sfarsitul anului 2005, capacitatea centralelor instalate In Europa, de 40.500 MW, a dus la evitarea producerii a 67 de milioane de tone de CO2. In acest mod, si obligatiile Protocolului de la Kyoto au fost Indeplinite In proportie de 20%.

In ciuda faptului ca functionarea centralelor eoliene nu produce dioxid de carbon, discutiile aprinse despre impactul asupra protectiei mediului s-au mentinut. Zgomotul, suprafata ocupata si efectele lor asupra pasarilor sunt cele mai importante dintre temele dezbatute. Mentinerea calitatii mediului depinde si de nivelul zgomotului ambiental. Progresul realizat In ultimii ani a dus la eliminarea zgomotului mecanic de la cutia de viteze si de la generator, ramanand doar acela produs de elicele turbinei. Viitoarele modificari In aspectul exterior al elicelor vor contribui la reducerea zgomotului produs de catre turbinele eoliene.

In tara noastra, majoritatea turbinelor eoliene instalate sunt second-hand, iar zgomotul produs poate fi considerat ca fiind perturbant.

Impactul centralelor eoliene amplasate pe directia coridorului de migrare a pasarilor poate fi semnificativ, In special prin inducerea unor stari de deruta. Din punctul de vedere al coliziunii, un studiu efectuat In provincia Navarra, din Spania, In anul 2005, de catre Departamentul de Mediu, arata ca rata mortalitatii anuale la nivel european s-ar situa la 0,22 pasari per turbina. Fata de efectele schimbarilor climatice sau ale altor fenomene care provoaca mortalitate In randul pasarilor, impactul turbinelor eoliene este minor.

Producerea energiei eoliene in sistem industrial

In ultimii ani, sectorul energiei eoliene a cunoscut o dezvoltare vertiginoasa, atat prin cresterea numarului de turbine instalate, cat si prin noile modele din ce In ce mai performante. Avansarea tehnologica se datoreaza factorului economic, necesitatii producerii de energie alternativa, dar si presiunii impuse pentru protectia mediului Inconjurator.

In tara noastra exista zone cu potential eolian care pot deveni un important centru industrial de generare a energiei curate.

„Din punctul de vedere al rentabilitatii investitiei, instalatiile eoliene ar trebui sa fie de putere unitara cat mai mare si cat mai multe In cadrul unei centrale. Pentru un grup (instalatie) de 2 MW, cu o turbina care are diametrul rotorului de 60 m si cu distanta fata de alte grupuri de aproximativ 400 m, ar fi nevoie de o suprafata cuprinsa Intre 10 si 20 ha. Productia aproximativa este de 4,4 GWh/an, iar investitia se ridica la 2,2 milioane euro. Vanzarea productiei pe piata de electricitate, cu aproximativ 36-37 euro MWh, la care se adauga si valoarea energiei verzi, de 30-40 euro MWh, este principalul beneficiu al producatorului. In unele tari, ca Italia, Germania, pretul pentru energia generata din surse regenerabile poate fi si de peste 100 euro pe MWh, deoarece UE sprijina acest sector prin mecanisme puternice de promovare. |ara noastra este In postura de pionierat, deja sunt investitori care doresc sa Incheie un parteneriat cu cei care detin un amplasament potential, sunt mecanisme care finanteaza studiile de fezabilitate, cum este Programul IMPACT - de stimulare a cercetarii, dezvoltarii si inovarii” precizeaza dl Cristian |antareanu, directorul Centrului pentru promovarea energiei curate si eficiente In Romania (ENERO).

DOCUMENT ONLINE: Pestera ursilor DOCUMENT ONLINE: Pestera liliecilor de la gura dobrogei

Energia eoliana este dependenta de viteza vantului, iar problemele care pot aparea sunt legate de modul de gestionare, deoarece aceasta este fluctuanta. In sistemul industrial Insa aceste fluctuatii nu constituie o problema majora.

Sistem eolian individual

„Este considerata avantajoasa instalarea unui sistem eolian individual Intr-o zona izolata sau acolo unde reteaua nationala se afla la o distanta mai mare de 500-1.000 m. Costurile pentru conectare sunt de 30.000 euro/km, iar preturile cu instalarea turbinelor eoliene sunt pe jumatate din tariful perceput de Electrica”, a afirmat dl Florin Fleseriu, manager la LP Electric SRL. In cazul In care doresti sa reduci sau chiar sa anulezi costurile cu energia electrica, implementarea unui sistem eolian, prezentat de SC Mangus Sol SRL, fara debransarea de la retea, este o alta modalitate viabila din punct de vedere economic.

„Nedebransarea elimina atat costul pentru bateriile de acumulatori specifice sistemelor fara racordare la retea, cat si cele ale controle-rului de Incarcare a acestora.

Turbina Whisper 200, cu capacitatea nominala de 1.000 W, furnizeaza energia electrica necesara unei locuinte atunci cand vantul bate chiar cu viteza de 3,4 m/s, iar productia de 150 kWh/luna va contribui la realizarea de economii. In momentul In care energia vantului nu este suficienta, sistemul electronic va comuta pe consumul de la retea. Cheltuielile pentru sistemul eolian descris presupun, Inainte de toate, o evaluare a resursei eoliene in locatia respectiva, costuri ce ajung la aproximativ 500 euro. Pentru dimensionarea generatorului si a pachetului de acumulatori, In functie de disponibilul resursei eoliene si a consumului estimat, este nevoie de 250 euro. Pe langa acestea, implementarea proiectului presupune si urmatoarele costuri: turbina Whisper link - 5.207,02 euro; turnul - 622 euro; pilonul - 964 euro. Obtinerea avizelor si a autori-zatiilor necesare contribuie la cresterea costurilor cu 15% din valoarea investitiei. Fiind o alternativa de implementare, dimensionarea exacta, precum si costurile pot varia In functie de accesorii si specificul solutiei alese”, a precizat dl Florian Bodescu, director la TRINERGI GRUP, furnizor de solutii integrate (Mangus Sol - furnizor de echipamente; Multidimension - Asistenta tehnica; A.E. Consulting - management de proiect).

„Inainte de achizitionarea unui sistem de energie alternativa, se recomanda Inlocuirea tuturor consumatorilor traditionali cu altii identici, dar mult mai eficienti din punctul de vedere al consumului de energie. Apoi se determina tipul si capacitatea consumatorilor pentru a estima dimensiunea sistemului. In continuare, se calculeaza consumul de energie pe care fiecare doreste sa-l produca. Pentru ca principalul dezavantaj al acestui sistem este dependenta de viteza vantului, de cele mai multe ori se recomanda instalarea unor variante hibride, eolian-solar.

Sistemul cu panouri solare beneficieaza de ritmicitatea ciclica noapte-zi, dar este dezavantajat de diferenta productiei energetice Intre sezoanele vara-iarna”, a mai adaugat dl Fleseriu.

Energia eoliana la nivel global

Energia eoliana este sursa de energie care creste ca aport procentual cel mai mult. Pe ultimii zece ani vorbim de o medie de aproximativ 29% crestere anuala (anul 2005 a inregistrat o crestere record de 43%), mult peste 2.5% pentru carbune, 1.8% pentru energie nucleara, 2.5% pentru gaz natural si 1.7% pentru petrol. Datorita iminentei crize a combustibililor si efectelor alarmante ale incalzirii globale este de asteptat ca aceste cifre sa creasca in cazul energiei eoliene. Europa este continentul care produce cea mai mare cantitate de energie folosind puterea vantului.

Pentru anul 2010, World Wide Energy Association se asteapta ca la nivel mondial sa se produca 160 GW de electricitate folosind energie eoliana. Tara cu cel mai mare procent de electricitate provenit din energie eoliana este Danemarca, cu aproximativ 20%, iar tara care produce cea mai mare cantitate de energie este Germania, cu 38.5 TWh in 2007. Pe continentul nord american lucrurile se misca mai greu, dar se misca in directia corecta, statele din SUA ce produc cantitati insemnate de curent folosind energia eoliana fiind Texas si California. Pe locul patru la nivel mondial se situeaza India cu 6270 MW in 2006. India este totodata si unul dintre cei mai mari producatori de turbine eoliene.

La nivel individual turbinele eoliene sunt folosite cu precadere de locuintele din zonele izolate, unde nu ajunge reteaua de curent electric sau se doreste scaderea costului facturilor la electricitate. Din pacate predictibilitatea scazuta a cantitatii de energie ce poate fi produsa face necesara folosirea energiei eoliene in conjunctie cu alte mijloace de furnizare a electricitatii.

Dezvoltarea tehnologica a turbinelor va duce la scaderea costurilor de producere a curentului provenit din energie eoliana, acesta fiind principalul factor motivant pentru folosirea unei surse de energie alternative. In 2006 in SUA costului unui megawatt de electricitate produs din energie eoliana se ridica la 55.8$, mai mare decat cei 53.1$ pentru un megawatt produs in carbune si 52.5$ pentru un megawatt produs din gaze naturale. Printre avantajele turbinelor eoliene se numara costurile de intretinere relativ scazute si costul marginal scazut.

1.Importanta energiei electrice.

Viata moderna nu poate fi conceputa fara energie electrica. Astfel, cea mai mare parte a descoperirilor din ultimul secol nu ar fi fost realizate daca nu ar fi existat energia electrica. Aceasta e folosita pretutindeni. Presupunand ca, brusc, am fi lipsiti de energie, iata ce s-ar intampla :

- lipsa luminii electrice
- caderea sistemelor informatice
- probleme imense cu transporturile (tramvaie, trenuri, avioane, masini cu sistem de aprindere etc.) ;  cele care vor ramane, vor putea fi folosite doar in timpul zilei la capacitate maxima (lipsa luminii pentru faruri)
- un gol imens in domeniul comunicarii (telefoane de orice fel, aparate radio, TV, internet)

Si toate acestea doar la o privire fugara asupra importantei energiei.

2.Modalitati de producere a energiei electrice.

Exista numeroase modalitati de producere a energiei. Dintre acestea le amintesc pe cele alternative

- Energia solara – intens mediatizata ca o sursa de energie nepoluanta si gratuita, aceasta e departe de a furniza suficienta putere electrica.
- Energia eoliana – principalele caracteristici: energie putina, nu e constanta
- Energia mareelor
- Energia geotermala

Cele mai raspandite cai de producere a energiei electrice sunt prin intermediul hirdrocentralelor, termocentralelor si a atomocentralelor.

Cateva date statistice legate de productia de energie electrica :

PRODUCTIA DE ENERGIE ELECTRICA PE TIPURI, SI PE TARI IN ANUL 1993 -milioane kWh-

Asa cum se observa din tabel, unele tari se bazeaza aproape exclusiv pe una din cele trei variante. Astfel, in Franta, 73.2% din productia de energie e realizata cu ajutorul atomocentralelor. In Polonia, 97.3% e realizata termic (in termocentrale). In Norvegia, din total, 99.64% e din hidrocentrale. Romania are 76.98% e obtinuta din termocentrale, restul in hidrocentrale (in anul 1994). Centrala atomica de la Cernavoda a fost inchisa din nou in noaptea dinspre 26 spre 27 mai 2001.In 1997, Canada, Mexic si Statele Unite au globalizat 86% din consumul de energie si 80% din productia de energie din cele doua americi (de sud si de nord). Aproximativ 57% din energia produsa in America e termica (carbuni, petrol, gaze naturale); 25% de hidrocentrale, 16% nucleara iar geotermala si alte surse neconventionale 2%. In 1997 energia generata in America a totalizat circa 1.083 gigawati, aproximativ o treime din totalul mondial.California conduce intreaga lume prin metodele alternative de producere a energiei prin sursele sale nepoluante: vant, soare si surse geotermale. In 1992, California detinea mai mult de jumatate din energia geotermala obtinuta, peste 80% din energia eoliana si 99% din capacitatea energiei solare obtinute la nivel global. Si totusi, acestea trei impreuna reprezinta mai putin de 6% din energia totala generata de California.

Potential, SUA ar putea indruma lumea in dezvoltarea unor surse noi de energie. Industria de aparare a SUA produce cele mai profesionale produse de inginerie, metale si calculatoare. Aceste cunostinte sunt necesare pentru a beneficia pe deplin de noile surse energetice din lume.

3. Tendinte la nivel mondial (GENI)

Infiintat de catre Peter Meisen, care este si Directorul Executiv al acestui institut, GENI (Global Energy Network Institute) reprezinta un institut la nivel mondial, non-profit ce are ca scop gasirea de solutii pentru problemele enegetice globale.
In acest sens institutul are in vedere realizarea unui proiect la scara mondiala ce presupune conectarea tuturor retelelor de energie deja existente, realizandu-se astfel o retea mondiala. Aceasta s-a constatat a fi prioritatea numarul 1 la nivel planetar, in urma unui studiu efectuat la nivel global. Acest studiu punea urmatoarea intrebare:

Cum facem intreaga lume sa lucreze 100% pentru umanitate, in cel mai scurt timp posibil prin cooperare spontana fara a afecta negativ natura si fara a se creea dezavantaje pentru nimeni?

  Acum doua decenii s-a ajuns la concluzia ca o furnizare suficienta de electricitate asigura un standard decent de viata.

  Astazi, apeland la sursele de energie ale planetei, nevoile intregii umanitati pot fi indeplinite.

Beneficiile acestui proiect sunt enorme si dovedite. Proiectul cuprinde 190 de natiuni care urmeaza sa coopereze zilnic pentru beneficiul general.

Interconectarea retelelor electrice intre tari si continente va avea un impact pozitiv net imens asupra planetei. Astfel:

· va creste nivelul de trai universal
· va creste comertul, cooperarea si va intari pacea mondiala
· creste eficienta energiei si dezvoltarea sustinuta
· reduce schimbarea climatului datorata folosirii curente de combustibili fosili si a reziduurilor nucleare
· stabilizeaza cresterea populatiei mondiale

Dupa cum spuneau si unii experti internationali,

„O retea globala de energie are un sens enorm” (Al Gore, US Senator);

„O cale vasta si vizionara de a construi pacea” (Walter Hickel, Guvernator Alaska)

„O solutie generala si stiintifica la problemele umanitatii”  (Ron Williams, Director Research&Developement la General Motors)

„Cel mai important obiectiv planetar”  (Buckminster Fuller, Critical Path)

Centrale eoliene si turbine eoliene

O turbina eoliana este un dispozitiv ce transforma miscarea kinetica a palelor unei elice in energie mecanica. Daca aceasta energie mecanica este apoi transformata in electricitate avem de-a face cu un generator alimentat cu vant/convertor de energie eoliana. Termenul care s-a improprietarit insa este “turbina eoliana”.

Impropriu denumite, centralele eoliene sunt, ferme de turbine eoliene, ce sunt conectate la reteaua de distributie a curentului. In componenta unei centrale eoliene nu intra doar turbinele ci si redresoare de curent, transformatoarele si corectoare ale factorului de putere al curentului. In amplasarea centralelor eoliene se tine cont de valoarea vantului in zona, pretul terenului, impactul vizual si asupra structurilor din vecinatate si apropierea de reteaua de distribuie a curentului.

Tipuri de turbine eoliene

Turbine cu axa orizontala – rotorul si generatorul de curent sunt pozitionate in varful turnului si trebuie aliniate pe directia vantului. Turbinele mici sunt orientate cu ajutorul unei aripioare, iar cele mari folosesc senzori si servomotoare pentru a se alinia pe directia vantului. Majoritatea turbinelor cu axa orizontala au si o cutie de viteze care transforma miscarea de rotatie lenta a palelor intr-una mai rapida, necesara pentru a creste eficienta generatorului de curent.

Deoarece turnul produce turbulente aerodinamice in urma sa rotorul turbinei este pozitionat in fata. Palele turbinei sunt rezistente pentru a nu fi indoite si impinse in turnul pe care sunt instalate de vanturile puternice. In plus palele sunt departate de turn si usor inclinate.

Exista si turbine cu axa orizontale cu rotorul plasat in spatele turnului. Astfel de turbine au avantajul ca palele elicei se pot indoi, reducand suprafata care se opune vantului la viteze mari si nici nu trebuie orientate in directia vantului, acest lucru facandu-se automat datorita constructiei. Din cauza turbulentelor insa majoritatea turbinelor cu axa orizontala au rotorul plasat in fata turnului.

Turbine cu axa verticala – generatorul si toate componentele mai sofisticate sunt plasate la baza turnului, usurand astfel instalarea si mentenanta. Principalele tipuri sunt: Darrieus, Gorlov, Giromill si Savonius.

In functie de locatia turbinelor ele poti fi categorisite in turbine de tarm si turbine plasate in largul marilor si oceanelor.

1.   Turbine eoliene arhitecturale

Suna putin cam ciudat, dar ele exista si se refera la acele turbine eoliene cu impact minim asupra mediului dpdv vizual ce sunt plasate pe acoperisurile cladirilor. Fiind deja montate la o inaltime respectabila au costuri de instalare si intretinere reduse, ne mai necesitand un turn in varful carora sa fie amplasate.

Nu doar costurile sunt principalul atu ci si eficienta crescuta pentru cele de pe marginea acoperisurilor datorita vitezei mai mari a curentilor de aer ascendenti. Aerovironment este prima firma care se aventureaza sa ofere aceste turbine eoliene de dimensiuni reduse, silentioase si cu eficienta ridicata.

2.   Turbine eoliene foarte eficiente

Eficienta medie a turbinelor eoliene actuale este de 20-25%, dar poate creste daca sunt amplasate la 200-250 metri inaltime. Montarea unor turnuri de o asemenea inaltime este extrem de costisitoare si ineficienta, motiv pentru care o companie din Ottawa a venit cu ideea ancorarii de pamant a unei turbine-balon implute cu heliu.

Astfel aceasta isi poate chiar dubla eficienta. Costurile de intretinere scad si ele, turbina putand fi trasa pe pamant periodic si inspectata, cu minim de efort.

3.   Turbina eoliana plutitoare de 2.3 megawatti

Una din cele mai mari probleme ale turbinelor eoliene este impactul vizual asupra mediului, problema care se poate rezolva doar prin plasarea acestora in largul marii, lucru ce presupune costuri de transport si intretinere semnificativ mai ridicate.

Compania norvegiana StratoilHydron a anuntat ca va investi peste 80 de milioane de dolari pentru a produce si instala o turbina eoliana plutitoare de 2.3 megawatti in largul Norvegiei. Spre deosebire de turbinele clasice, HyWind nu va fi fixata de solul marii ci va folosi o platforma plutitoare ancorata in 3 puncte. 

Palele elicei lui HyWind vor avea 80 metri diametru, turbina avand avantajul de a putea fi instalata la adancimi variabile intre 120 si 700 metri, putand chiar fi mutata in functie de zona cu vant mai puternic.

4.   Windspire, turbina eoliana verticala

Turbinele eoliene verticale sunt un tip de turbina ce au ca avantaje principale independenta de directia vantului si spatiul ocupat redus (daca inaltimea nu este o problema). Windspire este cel mai nou model de turbina eoliana verticala al Mariah Power ce poate fi cumparata la un pret de aproximativ 4000 $.

Windspire se lauda cu functionarea eficienta si in conditiile de vand moderat, marind astfel aria geografica unde turbina eoliana poate fi instalata. La un vant mediu de 17 Km/h Windspire poate produce aproximativ 1800 KW ora pe an.

Alte avantaje constau in designul integrat, care cuprinde generatorul de electricitate, inversorul de curent si kitul de monitorizare wireless. Rotorul a fost special proiectat pentru a functiona silentios, adresand astfel una din problemele de baza ala turbinelor eoliene. La costurile initiale se mai preconizeaza in jur de 1000 $ pentru instalare.

5. Turbina fara retea

4    Turbine mici (50 W pana la 10 kW)

4    Functionare in paralel cu acumulatori

4    Pomparea apei

6. Turbina cu retea izolata

4    Turbine tipice de 10 pana la 200 kW

4    Reduce costurile de generare in zonele izolate: sistem diesel-eolian hibrid

4    Consumatori alimentati radial

7.   Turbina cu retea centrala

4    Turbine tipice de 200 kW pana la 2 MW

4    Ferme de vant cu turbine multiple

Cum functioneaza un sistem ce foloseste energie eoliana

Un sistem modern ce alimenteaza o locuinta folosind energie eoliana functioneaza dupa urmatorul principiu: o turbine este instalata in varful unui turn inalt (pentru a avea acces direct la curentii de aer, fara interferente din partea cladirilor de la sol), colecteaza energie kinetica de la vant, pe care o transforma in electricitate folosind un sistem de conversie. O locuinta tipica este deservita de o turbina eoliana si de un furnizor de electricitate local.

Daca viteza vantului este mai mica decat o valoare constructiva de la care turbina eoliana produce curent atunci locuinta este alimentata de la reteaua electrica. Pe masura ce viteza vantului creste, energia electrica furnizata de turbina eoliana alimenteaza locuinta. Daca nu exista consumatori pentru aceasta energie ea este introdusa in reteaua electrica si vanduta furnizorului local.

In situatia in care nu exista un furnizor local de electricitate sau nu se poate introduce curentul produs de turbina eoliana in reteaua electrica exista optiunea inmagazinarii curentului suplimenta in baterii pentru utilizarea ulterioara. Bateriile (de 12V, 24V, 48V etc) sunt conectate la un inversor care transforma curentul la voltajul electronicelor si electrocasnicelor din casa, adica 220V.

In functie de complexitatea sistemului mai putem adauga un controller, un contor (pentru a vedea productia instantanee de curent sau productia pe o perioada predefinita) si un circuit ce intrerupe transferul de curent de la turbina cand bateriile sunt pline si nu exista consum in locuinta. In zonele cu vanturi puternice este necesar si un sistem de oprire a turbinei, pentru a preveni deteriorarea acesteia.

Avantaje si dezavantaje turbine eoliene

In functie de tipul de turbina eoliana avem o serie de avantaje si dezavantaje, in functie de care se face alegerea unui model.

Turbine cu axa orizontala (HAWT = Horizontal Axis Wind Turbine)

Sunt turbinele la care palele elicei, axul motorului si generatorul electric sunt montate in varf.

Avantaje

Elicea se afla aproape de centrul de greutate al turbinei, crescand stabilitatea

Alinierea elicei cu directia vantului ofera cel mai bun unghi de atac pentru pale, maximizand energia electrica rezultata

Palele elicei pot fi pliate pentru a preveni distrugerea turbinei in cazul vanturilor puternice

Turnurile inalte permit accesul la vanturi mai puternice, rezultant o crestere a curentului produs de turbina

Dezavantaje

Eficienta turbinelor HAWT scade cu inaltimea turnului unde sunt instalate din cauza turbulentelor vantului

Turnurile inalte si elicele cu pale lungi sunt greu de transportat, uneori costul transportului fiind de 20% din cel al echipamentului in sine

Turbinele HAWT sunt dificil de instalat si necesita macarale si personal calificat

Turbinele inalte pot obstructiona radarele de linga bazele aeriene

Din cauza inaltimii turbinele cu axa orizontala au un impact negativ asupra peisajului rural

Variantele cu elicea in spate sufera la capitolul fiabilitate din cauza turbulentelor aerului

Turbine cu axa verticala (VAWT = Vertical Axis Wind Turbine)

Avantaje

Sunt mai usor de intretinut deoarece partile in miscare sunt plasate mai aproape de pamant

Palele elicei sunt verticale, deci nu mai este nevoie de o “carma” pentru orientarea elicei

Prin constructie turbinele verticale au o eficienta aerodinamica crescuta la presiuni inalte si joase

Pentru acelasi diametru al elicei, palele unei turbine cu axa verticala au o sectiune mai mare decat cele ale unei turbine cu axa orizontala

Turbinele VAWT sunt mai eficiente in zonele cu turbulente ale vantului datorita faptului ca palele elicei sunt plasate mai aproape de pamant

Inaltimea redusa permit instalarea in zonele unde legislatia nu permite cladiri prea inalte

Nu au nevoie de un turn in varful caruia sa fie instalate, deci sunt mai ieftine si rezista mai bine la vanturi puternice

Varful palelor elicei au o viteza unghiulara mai mica, deci rezista la vanturi mai puternice decat turbinele cu axa orizontala

Nu trebuie orientate in directia vantului, fiind astfel mai eficiente in zone cu turbulente ale vantului

Pot fi construite la dimensiuni mai mari, cu mecanisme care se rotesc in totalitate, nemai necesitand rulmenti speciali si scumpi

Dezavantaje

Eficienta turbinelor VAWT se situeaza in medie la 50% din cea a modelelor HAWT

Trebuie instalate pe o suprafata plana

Majoritatea turbinelor VAWT au nevoie de un electromotor pentru a fi pornite in conditii de vant slab

Turbinele VAWT ancorate prin cablu creeaza stress mecanic pe mecanismul de prindere in a elicei de ax in partea de jos

Majoritatea pieselor unei turbine VAWT sunt plasate in partea de jos, deci schimbarea lor presupune dezmembrarea intregii structuri