Ce sunt turbinele eoliene și cum funcționează

Turbinele eoliene pentru generarea de curent electric

Turbinele eoliene sunt produse care transforma energia cinetica a vantului in energie mecanica, iar energia mecanica este transformata in mai departe in energie electrica. Energia electrica este produsa de un sistem cu ajutorul unui regulator de incarcare. Aceasta este inmagazionata in diferite acumulatoare. Acest grupul de baterii va fi conectat la un invertor, cel care transforma curentul continuu obtinut de turbina in curent alternativ.

 O turbina eoliena, bine proiectata si instalata, va putea alimenta fara probleme orice consumator casnic. În România sistemele de acest gen si-au făcut încet-încet apariţia. Implementarea tehnologiilor de energie alternativă este văzută la scară mondială ca o soluţie la epuizarea combustibililor fosili, iar sistemele eoline reprezintă cea mai cunoscută metodă ecologică de generare a energiei electrice alături de panourile fotovoltaice.

Ce este o turbina eoliana

Turbinele eoliene, cunoscute şi sub denumirea de mori de vânt, sunt echipamente ce transformă energia cinetică a vântului în energie mecanicăcare, la randul ei, este transformată mai departe în energie electrică. Aceasta este livrată în reţeaua publică de electricitate, stocată în acumulatori sau consumată direct prin încălzirea unor rezistenţe electrice.

 Cum functioneaza o turbina eoliana – principiile de baza

Sistemul eolian se bazeaza pe un principiu simplu. Turbina eoliană dispune de un rotor cu pale orientate pe un ax orizontal sau vertical, care antrenat de puterea vântului pune în mişcare un generator electric. Vantul pune in miscare palele turbinei care la randul lor actioneaza generatorul electric. Sistemul mecanic are in componenta si un multiplicator de viteza care actioneza direct axul central al generatorului electric.

Curentul electric obtinut este, fie  transmis spre imagazinare in baterii si folosit apoi cu ajutorul unui invertor in cazul turbinelor de mica capacitate, fie livrat direct retelei de curent alternativ spre distribuitori.

Partile componente ale turbinei eoliene

O turbina eoliana simpla are in componenta trei parti importante: palele rotorului (ele capteaza energia vantului si si o transmit rotorului), axa rotorului (face legatura dintre rotor si generator) si generatorul (dispozitiv simplu care foloseste proprietatile inductiei electromagnetice pentru a produce curent electric).

Totusi, majoritatea turbinelor eoliene sunt insa mai complexe. In cadrul acestora vom gasi urmatoarele componente:

Turnul metalic

Turnul metalic sau pilonul are rolul de a susţine turbina eoliană şi de a permite accesul în vederea exlploatării şi executării operaţiilor de întreţinere, respectiv reparaţii. De asemenea, este cel care asigura strucura de sustinere si rezistenta a asamblului superior. Are un rol deosebit de important deoarece trebuie sa reziste vanturilor extrem de puternice.

În interiorul pilonilor sunt montate atât reţeaua de distribuţie a energiei electrice produse de turbina eoliană, cât şi scările de acces spre nacelă

Fundatia

Un rol la fel de important il are si fundatia turbinei eoliene. Aceasta asigura rezistenta mecanica a generatorului eolian. Sistemul de ancoraj trebuie sa dispuna de un set de cuzineti din beton adaptati fiecarui tip de turbina in parte.

Nacela

Nacela are rolul de a proteja componentele turbinei eoliene. Este carcasa in care se montează arborele principal, multiplicatorul de turaţie, dispozitivul de frânare, arborele de turaţie ridicată, generatorul electric, sistemul de răcire al generatorului electric şi sistemul de pivotare.

Nacela – Este carcasa care tine:

• cutie de viteze – creste viteza de rotatie dintre rotor si generator
• generator – genereaza energia electrica
• mecanism de ajustare a pozitiei – turbinele cu axa orizontala au nevoie de a fi aliniate cu directia vantului, din acest motiv au nevoie de un mecanism automat de ajustare a pozitiei. Acest mecanism este in general alcatuit din motoare electrice care rotesc intregul rotor spre stanga sau spre dreapta.
• senzori si controalare electronice – sisteme de control ale mecanismului de ajustare a pozitie, senzori de viteza, sisteme de siguranta si de monotorizare
• frana mecanica – in momentele cand vantul are viteza foarte mare, se poate defecta generatorul sau energia produsa poate supraincarca echipamentele, din acest motiv se foloseste un sistem de franare, pentru mentinerea rotorului la viteza sigura. Frana mai este folosita si in cazul defectarii unui echipament.
• turn – Cu ajutorul unui turn, componentele turbinei sunt pozitionate la o inaltime optima pentru viteza vantului. Spatiul ocupat este mic in acest caz, majoritatea componentelor find asezate deasupra turnului.

Palele turbinei eoliene

Palele reprezintă unele dintre cele mai importante componente ale turbinelor eoliene şi împreună cu butucul alcătuiesc rotorul turbinei. Cel mai adesea, paletele 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 paletelor şi materiale metalice sau chiar lemnul.

Ele au o forma esentiala pentru a asigura forta de rotatie necesara. Acest design este propriu fiecarui tip de generator electric.

Diametrul sau numarul palelor unei turbine eoliene difera în functie de puterea dorita. Sistemul cu trei pale este cel mai utilizat, deoarece asigura limitarea vibrațiilor, a zgomotului și a oboselii rotorului, fată de sistemele cu o pala sau doua. Coeficientul de putere este cu 10 % mai mare pentru sistemul bi-pal față de cel mono-pal, iar creșterea este de 3% între sistemul cu trei pale față de două pale.

Rotorul

Butucul rotorului are rolul de a permite montarea paletelor turbinei si este montat pe arborele principal al turbinei eoliene. Acesta este prevăzut cu un sistem pasiv (aerodinamic), activ (hidraulic) sau mixt (active stall) care permite orientarea palelor pentru controlul vitezei de rotație a turbinei eoliene(priza de vânt).

• Controlul activ, prin motoare hidraulice.

Acest sistem asigură modificarea unghiului de incidență a palelor pentru a valorifica la maximum vântul instantaneu și pentru a limita puterea în cazul în care vântul depășește viteza nominală. În general, sistemul rotește palele în jurul propriilor axe (mișcare de pivotare), cu câteva grade, în funcție de viteza vântului, astfel încât palele să fie poziționate în permanență sub un unghioptim în raport cu viteza vântului, astfel încât să se obțină în orice moment puterea maximă.Sistemul permite limitarea puterii în cazul unui vânt puternic.

• Controlul aerodinamic pasiv

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 și sisteme de comandă în rotorul turbinei.

• Controlul mixt (active stall)

Acest tip de control, vizează utilizarea avantajelor controlului pasiv și 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.

Generatorul

Generatorul electric asigură producerea energiei electrice. Generatorul poate fi de curent continuu sau de curent alternativ. Totuși, datorită prețului și randamentului, se utilizează, aproape în totalitate, generatoare de curent alternativ.

Invertorul

Un invertor solar sau invertor eolian este un echipament electronic, de putere, capabil sa transforme curentul electric continuu produs de panouri fotovoltaice in curent electric alternativ, monofazat sau trifazat.

Bateriile de stocare

Majoritatea turbinelor produc energie peste 25 % din timp. Pe timpul iernii, cand vanturile sunt mai puternice, acest procent crește simțitor. Pentru a ne permite utilizarea permanenta a electricitatii de la turbinele eoliene trebuie folosit un acumulator ce ne va permite numeroase cicluri de incarcare-descarcare. Acumulatorii eolieni sunt construiți din materiale de inalta densitate care le ofera o durata de viata foarte mare. Bateriile ne vor ajuta sa folosim energia stocata si in zilele in care turbina nu va produce energie din cauza lipsei vantului.

Statia de distributie

Energia electrica produsa de turbina este transmisa spre pamant prin cabluri electrice. Mai apoi aceasta ajunge intr-o statie de distributie conectata la reteaua nationala de transport. De aici, energia electrica ajunge la consumatorii finali (publici, industriali si in casele oamenilor). În cazul sistemelor independente sunt încărcate direct bateriile care alimentează consumatorii.

Anemometrul

Anemometrul este un dispozitiv folosit pentru masurarea vitezei vantului. Acest aparat este montat pe nacela si comanda pornirea turbinei eoliene cand viteza vantului depaseste 3…4m/s, respectiv oprirea turbinei eoliene cand viteza vantului depaseste 25m/s.

Alte componente ale turbinei eoliene

Pe langa componentele prezentate, intr-o turbina eoliana vom intalni:

• Arborele principal al turbinelor eoliene

Acesta are turatie redusa si transmite miscarea de rotatie, de la butucul turbinei la multiplicatorul de turatie cu roti dintate. In functie de tipul turbinei eoliene, turatia arborelui principal poate sa varieze intre 20…400 rot/min.

• Multiplicatorul de turatie cu roti dintate

Acesta are rolul de a mari turatia de la valoarea redusa a arborelui principal, la valoarea ridicata de care are nevoie generatorul de curent electric.

• Dispozitivul de franare

Dispozitiv de siguranta care se monteaza pe arborele de turatie ridicata, intre multiplicatorul de turatie si generatorul electric. Viteza de rotatie a turbinei este mentinuta constanta prin reglarea unghiului de inclinare a paletelor in functie de viteza vantului si nu prin franarea arborelui secundar al turbinei. Dispozitivul de franare (cel mai adesea hidraulic, iar uneori mecanic) este utilizat numai in cazul in care mecanismul de reglare a unghiului de inclinare a paletelor nu functioneaza corect, sau pentru franarea completa a turbinei in cazul in care se efectueaza operatii de intretinere sau reparatii.

• Arborele de turatie ridicata

Are rolul de a transmite miscarea de la multiplicatorul de turatie la generatorul electric.

• Girueta

Este montata pe nacela si are rolul de a se orienta in permanenta dupa directia vantului. La schimbarea directiei vantului, girueta comanda automat intrarea in functiune a sistemului de pivotare al turbinei. In cazul turbinelor de dimensiuni reduse, nacela este rotita automat dupa directia vintului cu ajutorul giruetei, fara a fi necesara prezenta unui sistem suplimentar de pivotare.

• Controler-ul

Este calculatorul principal al unei turbine eoliene, care cel putin in cazul turbinelor de puteri mari, este integrat intr-o retea de calculatoare, care controleaza buna functionare a tuturor componentelor. De regula controler-ul este amplasat in nacela, iar alte calculatoare pot fi amplasate inclusiv la baza pilonilor.

Tipuri de turbine eoliene in functie de structura acestora

Există mai multe tipuri de turbine eoliene. Totusi, distingem două tipuri in functie de structura lor: eoliene cu ax vertical şi eoliene cu ax orizontal.

Indiferent de orientarea axului, rolul lor este de a genera un cuplu motor pentru a antrena generatorul.

Turbine eoliene cu ax orizontal

Funcţionarea eolienelor cu ax orizontal se bazează pe principiul morilor de vânt. Cel mai adesea, rotorul acestor eoliene are trei pale cu un anumit profil aerodinamic, deoarece astfel se obţine un bun compromis între coeficientul de putere, cost şi viteza de rotaţie a captorului eolian, ca şi o ameliorare a aspectului estetic, faţă de rotorul cu două pale.

Eolienele cu ax orizontal sunt cele mai utilizate, deoarece randamentul lor aerodinamic este superior celui al eolienelor cu ax vertical, sut mai puţin supuse unor solicitări mecanice importante şi au un cost mai redus.

Există două categorii de eoliene cu ax orizontal:

• Amonte: vântul suflă pe faţa palelor, faţă de direcţia nacelei. Palele sunt rigide, iar rotorul este orientat, cu ajutorul unui dispozitiv, după direcţia vântului.
• Aval: vântul suflă pe spatele palelor, faţă de nacelă. Rotorul este flexibil şi se auto-orientează.

Dispunerea amonte a turbinei este cea mai utilizată, deoarece este mai simplă şi dă cele mai bune rezultate la puteri mari: nu are suprafeţe de direcţionare, eforturile de manevrare sunt mai reduse şi are o stabilitate mai bună.

Palele eolienelor cu ax orizontal trebuiesc totdeauna, orientate în funcţie de direcţia şi forţa văntului. Pentru aceasta, există dipozitive de orientare a nacelei pe direcţia vântului şi de orientare a palelor, în funcţie de intensitatea acestuia.

În prezent, eolienele cu ax orizontal cu rotorul de tip elice, prezintă cel mai ridicat interes pentru producerea de energie electrică la scară industrială.

Avantajele turbinei eoliene cu ax orizontal

Incontestabil, cel mai mare avantaj al unei turbine eoliene orizontale este il reprezinta puterea pe care aceasta o produce. Energia eoliana generata poate ajunge de ordinul MW-lor, obtinuti numai de la o singura eoliana. In cazul in care se doreste obtinerea unor puteri de 10 KW, turbina cu ax orizontal ramane singura optiune. Avest tip de turbina se instaleaza pe stalpi, la inaltimi mari, acolo unde beneficiaza de un vant de cel putin 2-3 ori mai puternic, uniform si constant, fata de instalarea in acelasi loc dar la sol. Ele au un randament mult mai mare, genereaza energie electrica folosind pana la 50-55% din energia eoliana disponibila (din puterea vantului), fata de 15-20% la eoliene verticale – prin comparatie, panourile solare fotovoltaice au o eficienta de numai 15%.

Dezavantajele turbinei eoliene cu ax orizontal

Principalele dezavantaje sunt resursa energetică relativ limitată, inconstanţa datorită variaţiei vitezei vântului şi numărului redus de amplasamente posibile. Puţine locuri pe Pământ oferă posibilitatea producerii a suficientă electricitate folosind energia vântului.

La început, un important dezavantaj al producţiei de energie eoliană a fost preţul destul de mare de producere a energiei şi fiabilitatea relativ redusă a turbinelor. În ultimii ani, însă, preţul de producţie pe unitate de energie electrică a scăzut drastic.

Un alt dezavantaj este acela că au o apariţie neplăcută din punct de vedere vizual. De asemenea, aceste turbine eoliene produc destul de mult zgomot. De asemenea, se afirmă că turbinele afectează mediul şi ecosistemele din împrejurimi, omorând păsări şi necesitând terenuri mari virane pentru instalarea lor.

Turbine eoliene cu ax vertical

Tipul acesta de turbina eoliana subt indicate in cazul constructiilor civile individuale inalte. Ele pot fi montate pe partea superioara a unor asemenea cladiri, reusind sa acopere in buna masura consumul de energie electrica al acesteia.

Ele sunt un tip de turbine eoliene unde arborele rotorului principal este aşezat pe verticală. Printre avantajele acestui aranjament, sunt că generatoarele si cutiile de viteze pot fi plasat aproape de sol, şi că turbinele nu trebuie să se poziţioneze în vânt.

Turbinele verticale sunt robuste, liniştite, omni-directionale, şi ele nu crează aşa mult stres pe structura de sprijin. Nu au nevoie de aşa mult vânt pentru a genera energie, astfel că se permite ca ele să fie mai aproape de sol. Fiind mai aproape de sol sunt uşor de întreţinut şi pot fi instalate pe coşuri de fum şi structuri similare înalte.

Avantajele turbinei eoliene cu ax vertical

O turbina eoliana verticala are ca principal avantaj fata de una cu ax orizontal faptul ca produce un zgomot mai redus. De asemenea, este mai placuta ochiului si se incadreaza mai bine in design-ul si volumetria spatiilor/ cartierelor rezidentiale. Un alt avantaj este ca, pentru a obtine aceeasi putere, pretul unei turbine eoliene verticale este sensibil egal cu cel al unei turbine eoliene orizontale. Totusi costul investitiei pentru instalare este simtitor mai mic.

O turbina eoliana cu ax vertical are avantajul ca porneste la viteze mici ale vantului si nu tine cont de directia si turbulentele acestuia. La vanturi puternice se comporta mai bine, nefiind supusa aceleiasi presiuni precum o turbina cu ax orizontal.

Dezavantajele turbinei eoliene cu ax vertical

Turbinele eoliene cu ax vertical au nevoie de obicei de o arie de captarea a vantului de două ori mai mare decat tubinele orizontale și de patru ori mai multe materiale pentru a genera aceeași cantitate de energie electrică comparativ cu suratele lor. Ele nu au capacitatea de a produce o putere la fel de mare, acesta fiind principalul motiv pentru care turbinele cu ax orizontal sunt mai raspandite.

Turbine eoliene Maglev

Turbina eoliana Maglev este un produs care foloseste levitatia magnetica pentru a sustine lamele verticale fara a mai fi nevoie de un suport asa cum se intampla la turbinele eoliene traditionale. Turbina foloseste magneti permanenti din neodymium cunoscuti si ca supermagneti. Prin acest sistem practic se elimina frecarea iar turbina va avea o durata de viata mai mare si un cost mic de exploatare. Avantajul este ca functioneaza de la o viteza a vantului de numai 1.5 metri pe secunda si chiar la viteze a vantului ce depasesc 40 m/s.

O singura turbina MagLev poate genera 1 GW (gigawatt) de energie suficienta pentru 750.000 de case fata de 5 MW cat produce o turbina clasica de dimensiuni mari. Costurile de operare sunt cu 50% mai mici fata de turbinele eoliene clasice iar durata estimata de viata a unei turbine eoliene MagLev e de 500 ani.

Tipuri de turbine eoliene in functie de dimensiunea si capacitatea lor

Turbinele eoliene pot fi impartite in trei clase in functie de dimensiunea si capacitatea lor: mici, medii si mari. Turbinele eoliene mici sunt capabile de generarea a 50-60 KW putere și folosesc rotoare cu diametru între 1–15 m. Se folosesc în principal în zone îndepărtate, unde există un necesar de energie electrică dar sursele tradiționale de electricitate sunt scumpe sau nesigure.Unele mici turbine sunt așa compacte încât pot fi cărate în locații îndepărtate.

Cele mai multe dispozitive eoliene sunt turbinele de dimensiune medie. Acestea folosesc rotoare care au diametre între 15–60 m și au o capacitate între 50-1500 KW. Cele mai multe turbine comerciale generează o capacitate între 500KW-1500KW.

Turbinele eoliene mari au rotoare care măsoară diametre între 60–100 m și sunt capabile de a genera 2-3 MW putere. S-a dovedit în practică că aceste turbine mastodont sunt mai puțin economice și mai puțin sigure în raport cu cele de dimensiune medie. Turbinele eoliene mari produc până la 1,8 MW și pot avea o paletă de peste 40 m, ele fiind plasate pe turnuri de 80 m.

Miniturbine eoliene pentru ambarcatiuni sau rulote

Miniturbinele eoliene pentru rulote si ambarcatiuni sunt folosite datorita mobilitatii electrice. Au avantajul ca se monteaza si se demonteaza usor. Energia electrică generată zi şi noapte poate furniza autonomie pe termen lung. Bateriile eoliene de stocare pot fi încărcate atât pentru locomoţie cât şi pentru gătit sau iluminat, TV şi la alte aplicaţii încărcând bateriile chiar şi de la o briză uşoară.

Pot fi folosite fie în staţionare, fie în mişcare și sunt montate pe o barcă sau vaporaş pentru energie pe termen lung în mod gratuit. Miniturbina eoliană porneşte la vânt și produce energie pe tot parcursul zilei, în mod independent. Energia obținută este suficientă pentru acumulatorii telefoanelor, a aparatelor foto/video sau a conexiunii la internet oriunde te-ai afla, la munte sau la mare.

Miniturbinele sunt silenţioase, puternice şi robust. Sunt concepute pentru a supravieţui eventualelor furtuni. De asemenea aceste turbine pot fi folosite și la instalații hybrid și se pot conecta şi panouri fotovoltaice pentru a asigura încărcarea optimă şi constanţa a acumulatorilor în toate condiţiile meteorologice.

Turbine eoliene mici pentru casa

Turbinele eoliene de mici dimensiuni se pot instala in orice loc: acasa, in curte, pe camp, in gradina, la o cabana la munte sau pe litoral. In functie de puterea vantului din zona de montaj ele pot furniza suficienta energie electrica pentru a putea deveni independent de retelele conventionale.

Pentru o casa verde, care respecta in totalitate mediul inconjurator, se poate folosi sistemul eolian in combinatie cu panouri fotovoltaice pentru a crea propriul sistem complet de energie electrica. Turbinele eloiene mici sunt sisteme suficient de puternice pentru a incarca bateriile din dotare si a asigura energie pentru mai multe zile. Ele sunt perfecte pentru case, cladiri agricole, statii de telemetrie, statii de emisie Radio/TV, sisteme de camera de supraveghere, clinici rurare, grajduri sau alte situatii.

Turbine eoliene medii, de pana la 10kW

Turbinele eoliene, cu puteri mici spre medii, pana la 10 KW, se dovedesc solutii excelente pentru locuinte individuale, cabane, pensiuni, hoteluri cu pana la 100 clienti, sedii administrative si de productie, intreprinderi mici si mijlocii, scoli sau spitale.

In cazul acestora este important ca inaltimea sa fie de cel putin 10m iar in jurul ei pe distanta de 100m sa nu fie nici un obstacol mai mare/inalt de 1m, care ar diminua/ schimba viteza si directia vantului.

La fiecare 10 m pe inaltime, cheltuielile cu turnul/stalpul si sistemul de ancorare cresc cu 10%. In nici un caz nu ar trebui sa  facem din asta o problema, pentru ca, din prima zi de functionare, eficienta/ randamentul turbinei eoliene creste cu 25-30%.

Turbine eoliene mari de peste 10kW

Turbina eoliana cu putere mare poate produce suficienta energie, intr-o zi cu vant constant, pentru a alimenta mai multe case fara nici un fel de problema. Iata de ce se preteaza pentru distribuitorii de energie care pot investi rapid in acest tip de produs. Acestia vor recupera rapid banii investiti datorita puterii mari a turbinelor. Ele sunt echipamente robuste, care odata instalate vor functiona eficient pentru perioade indelungate de timp.

Tipuri de eoliene in functie de modul de utilizare al curentului electric

Asadar, turbina eoliană dispune de un rotor cu pale orientate pe un ax orizontal sau vertical. Acestea sunt antrenate de puterea vântului și pun în mişcare generatorul electric. În functie de modul de utilizare al curentului electric vom împărți turbinele în două categorii, turbine eoliene independente sau cu debitare în rețea. Dacă vorbim despre cele destinate uzului rezidenţial, acestea au de obicei puteri cuprinse între 200W şi 10 KW şi pot fi independente sau cu debitare în reţea.

Turbine eoliene independente

În cele mai multe cazuri de instalare a turbinelor eoliene pentru uz casnic vom intalni sistemul independent. Astfel de sisteme produc energie şi o stochează în acumulatori urmand a fi consumată ulterior. Acumulatorii trebuie înlocuiţi după o perioadă cuprinsa intre de 5 și 15 ani, în funcţie de specificațiile fiecărui model. Acesta este și motivul pentru care această variantă este recomandată îndeosebi pentru casele izolate. Acestea nu au posibilitatea conectării la o reţea electrică, iar utilizatorul va reuși amortizarea rapidă a costurilor.

Turbine eoliene cu debitare in retea

În cazul turbinelor eoliene cu debitare in retea avem de-a face cu o variantă mai ieftină decât sistemul autonom. Turbinele eoliene de acest tip debitează energia creată în sistemul naţional, de unde este consumată de beneficiar. Cantitatea de energie produsă este monitorizată, astfel încât la finalul lunii se achită numai energia consumată în plus, acolo unde este cazul.

Mentenanta turbinei eoliene

Pentru o funcționare optimă a sistemului de turbine eoliană este indicată o mentenanță periodică a acestora. Există firme specializate care vă vor oferi o gamă completă de servicii printre care amintim reparații și curățare pale și rotor, îndepărtarea gheții de pe suprafața acestora, testarea și eventuale reparații ale sistemului de împământare, inspecții, reparații ale sistemului de comandă, verificarea și înlocuirea cilindrilor hidraulici sau a conurilor de ghidaj, îndepărtare praf și vopsire de mentenanță, strângere șuruburi și buloane.

Utilizarea turbinelor eoliene

În ultimii ani s-au efectuat diverse cercetări care au scos la iveală creşterea alarmantă a poluării cauzate de producerea energiei din arderea combustibililor fosili. Este clar că devine o prioritate reducerea dependenţei de aceşti combustibili.

Energia eoliană reprezintă o soluţie viabilă la problema energetică globală. Iată de ce încurajăm utilizarea energiei eoliane, o energie regenerabilă care se pretează excelent aplicaţiilor la scară redusă.

Unde poate fi instalata o turbina eoliana

Un sistem eolian necesita o proiectare riguroasa din punct de vedere tehnic. Caracteristicile acestuia se vor mula in functie de particularitatile locului de amplasare si de scopul pentru care turbina eoliana va fi folosita. Asadar, primordial este sa alegem un loc in care sa avem un vant cu prezenta constanta pe tot parcursul anului suficient de puternic pentru a asigura necesarul de energie. In functie de puterea acestuia vom stabili marimea turbinei dar si a fundatiei in care vor fi incastrati stalpii de sustinere. Este foarte important ca, dupa ce a fost montat, sistemul sa se situeze la o inaltime de cel putin sase metri deasupra oricarui obstacol aflat pe o raza de minimum 100 de metri in jurul pilonului de sustinere. Fiecare model de turbina este proiectat sa functioneze intre diferite valori ale puterii vantului si de aceea se vor opri atunci cand curentii de aer sunt prea slabi sau, din contra, mult prea puternici.

Cum se poate inmagazina curentul produs de o turbina eoliana

Bateriile care deservesc sistemele cu energie alternativa, sunt supuse unor condiții de funcționare brutale si din acest motiv, unele baterii se încadrează intr-o zona cu durata mica de viață și performanță. În ultimii ani s-au produs mari schimbări în industria producatoare a bateriilor, aceasta fiind capabila de a produce baterii avansate in tehnologie plumb-acid. Aceasta schimbare a dus la un control computerizat al calității iar asamblarea robotizata  poate produce acumulatori care dureaza mai mult si care sa livreze mai multă putere.

Cea mai buna solutie in acest moment pentru a inmagazina energia produsa de un sistem eolian o reprezinta bateriile cu plumb. Ele sunt, in acest moment, cele mai populare sisteme de stocare a energiei pentru energia din surse regenerabile. Principalele avantaje ale utilizarii bateriilor de acest tip sunt flexibilitatea și duratalor în utilizare. Un alt avantaj major este ca bateriile plumb-acid sunt 97% reciclabile – avand cel mai mare procent de reciclare a oricărui produs de gen.

Industria incearca sa revolutioneze tehnica de stocare a energiei. Se doreste implementarea tehnologiei litiu-ion insa va mai dura pana se vor obtine rezultate incurajatoare in domeniu. Desi, la prima vedere, bateriile litiu-ion par a fi solutia indicata pentru a inmagazina curentul produs de o turbina eoliana, deoarece ofera densitate mare de energie per Kg și necesitati de întreținere foarte reduse, costul tehnologiei este unul extrem de ridicat pentru a realiza o baterie de backup pentru o casă de dimensiuni medii. Acest fapt le face prohibitive în majoritatea sistemelor cu energie alternativa. Daca amintim si ca bateriile litiu-ion contin materiale toxice, care trebuie să fie obligatoriu eliminate în depozitele de deșeuri speciale ajungem sa realizam ca, desi sunt proiectate pentru a stoca energie verde, de fapt ele vor ajunge sa afecteze mediul inconjurator.

Utilizarea energiei eoliene in Europa

Este evident, în acest moment, energia eoliană este încă o sursă relativ minoră de producere a energiei electrice oriunde pe glob. Totuși, producția energiei eoliene a crescut practic de cinci ori între 1999 și 2006, ajungându-se ca, în unele țări, ponderea energiei eoliene în consumul total de energie să fie semnificativ: Danemarca (23%), Spania (8%), Germania (6%). Ponderea energiei eoliene, în totalul consumului intern era, la începutul anului 2011, de 24% în Danemarca, 14% în Spania și Portugalia, circa 10% în Irlanda și Germania și 5,3% la nivelul UE, iar în România de numai 1,6%.

La nivelul Uniunii Europene, capacitatea totală de producție energetică a turbinelor eoliene era la finele anului 2010 de 84.074 MW. Potrivit datelor de la finele anului 2010 Germania are cea mai mare capacitate de producție de energie eoliană din UE, de 27.214 MW, urmată de Spania, cu 20.676 MW, iar apoi, la mare distanță, de Italia (5.797 MW) și Franța (5.660 MW).

Utilizarea energiei eoliene in Romania

 În sectorul eolian din România au investit mai mulți distribuitori de energie din Europa. CEZ a instalat 115 turbine la Fântânele, județul Constanța, 90 dintre ele fiind deja legate la rețeaua națională de energie electrică. Eolienele au aproximati v100 m înălțime.

Energias de Portugal, al treilea cel mai mare investitor în energie eoliană la nivel mondial, a terminat construcția unui parc eolian de 69 MW la Cernavodă, în mai 2011. Energia poate alimenta 70 000 de gospodării și a costat 200 milioane de dolari. La această dată în Dobrogea sunt construite deja parcuri eoliene care însumează 600MW.

în 2009 erau instalați doar 14 MW. În 2010, în centralele eoliene erau instalați în total 462 MW. România a ajuns, în 2011, la 850 MW instalați în total în eolian (adică o putere mai mare decât cea a unui reactor nuclear de la Cernavodă). Un MW instalat costă 1,6 milioane de euro.

La începutul anului 2012, în Dobrogea există peste 500 de turbine eoliene. Cehii de la CEZ, portughezii de la EDP sau italienii de la Enel au investit în energie eoliană în Dobrogea.La nivel național, la începutul anului 2012, există peste 1000 de turbine eoliene care produc 3% din totalul de energie.

Potrivit hărții energiei “verzi”, potențialul României cuprinde 65% biomasă, 17% energie eoliană, 12% energie solară, 4% microhidrocentrale, 1% voltaic + 1% geotermal.  În România, cu excepția zonelor montane, unde condițiile meteorologice dificile fac greoaie instalarea și întreținerea agregatelor eoliene, viteze egale sau superioare nivelului de 4 m/s se regăsesc în Podișul Central Moldovenesc și în Dobrogea. Litoralul prezintă și el potențial energetic deoarece în această parte a țării viteza medie anuală a vântului întrece pragul de 4 m/s. În zona litoralului, pe termen scurt și mediu, potențialul energetic eolian amenajabil este de circa 2.000 MW, cu o cantitate medie de energie electrică de 4.500 GWh/an.[4]

Montarea unei turbine eoliene

Pentru a monta o turbină eoliană vom necesita o proiectare riguroasă din punct de vedere tehnic. Există pe piață firme specializate care ne vor ajuta să luăm cele mai bune decizii în funcție de necesități. Dacă nu ne interesăm în prealabil de caracteristicile necesare funcționării la capacitate a unui sistem eolian ne vom lovi de o problema majoră, implementarea unor sisteme subevaluate, care nu produc energie electrică la parametrii solicitaţi. Un alt caz nedorit este montarea de sisteme supraevaluate ale căror costuri extrem de ridicate nu vor putea fi amortizate într-un timp relativ proiectat. Nu mai aducem în discuție utilizarea de echipamente ieftine şi neadecvate scopului propus, acestea având posibilăți crescute de a  ceda presiunilor și a împiedica funcționarea optimă a sistemului.

Aprobarile necesare pentru montarea turbinei eolliene

Pentru a instala un sistem eolian pentru uz casnic va trebui să cerem o serie de aprobări şi avize. Unele sunt standard, altele specifice fiecărui caz în parte. De asemenea, vom obține un certificat de urbanism care să demonstreze existenţa actelor menţionate anterior. În cazul în care se optează pentru o turbină mai puternică şi mai mare, care necesită instalarea pe un stâlp mai înalt de 25 de metri, pe lângă aceste documente, este nevoie să obţineţi şi un aviz de la Autoritatea Aeronautică.

Costurile estimate pentru montarea unei turbine eoliene

Costurile pentru montarea unei turbine eoliene este influentat in primul rand de marimea si puterea acesteia. De asemenea investitia variiaza in functie de producatorul acesteia dar si firma specializata contractata pentru lucrari. Daca impartim cheltuielile, cheltuiala cea mai mare va fi cu turbina eoliana in sine, undeva la 3000 de euro. Acesteia i se vor adauga costurile cu acumulatorii, probabil undeva in jurul sumei de 2000 de euro. De asemenea instalarea unei turbine care sa va ofere necesarul de energie va mai costa aproximativ 1.000 de euro. La acestea se mai adaugă şi costurile pentru autorizaţiile şi avizele de instalare.

Amortizarea costurilor se face rapid mai ales daca sistemul este on grid (conectat la reteaua nationala de transport) deoarece nu se utilizeaza acumulatori, iar statul subventioneaza o parte din investitie.

Pasii principali pentru montarea turbinei eoliene

Daca v-ati decis sa achizitionati o turbina eoliana capabila de a va asigura energia electrica necesara unui trai decent este necesara cunoasterea pasilor care sa va ajute la montarea acesteia. Presupunem ca ati studiat deja proprietatile terenului, unul amplasat intr-o zona cu vanturi suficient de puternice pentru a asigura functionarea normala a turbinei. Dupa ce ati obtinut aprobarile necesare este timpul sa cautati o firma specializata in montajul sistemelor eoliene. Acestia vor cunoaste indeaproape modalitatea corecta de a instala turbina in cauza. Se va turna o fundatie care sa sustina pilonul turbinei. Apoi va fi ridicat turnul si se vor monta palele. Se vor cupla bateriile si se vor face ultimele ajustaje ale cablurilor electrice. Apoi se va pune in functiune turbina, cea care va produce de acum energia electrica pe propietate.