Źródła energii odnawialnej Zasoby energii pierwotnej w Polsce Energia odnawialna, stan i perspektywy Energia słoneczna Energia geotermalna Energia wiatru Energia wodna Biomasa Termiczna utylizacja odpadów komunalnych Podsumowanie Literatura Wyszukiwarka |
Energia wiatruJest to energia przemieszczania się powietrza pod wpływem jego nierównomiernego nagrzania. Prędkość wiatru wynosi od kilku do kilkudziesięciu km/h.Strumień energii poruszającego się powietrza określa wzór: E=0.5*Á*v3*F Gdzie: Á - gęstość powietrza kg/m3, v - prędkość powietrza m/s, F - powierzchnia zakreślana skrzydłami wirnika m2. Zamianę energii kinetycznej wiatru na energię mechaniczną, a następnie w energię elektryczną dokonuje się za pomocą siłowni wiatrowej. Wydajność siłowni wiatrowej (kWh/rok) określa się za pomocą wzoru: E=Ep*n*F Gdzie: Ep - potencjał energetyczny wiatru kWh/m2 powierzchni wyznaczonej skrzydłami wirnika, n - sprawność całkowita elektrowni wiatrowej, Siłownie wiatrowe można podzielić na trzy grupy: - elektrownie wiatrowe autonomiczne z prądnicami synchronicznymi, pracujące w wydzielonej sieci lub poprzez tyrystorową przetwornicę współpracujące z siecią energoelektryczną, - elektrownie wiatrowe sieciowe z prądnicami asynchronicznymi, współpracujące z siecią energetyczną indywidualnie lub w systemie farmowym, - pompownie wiatrowe i silniki wiatrowe do napędu urządzeń technologicznych. Sprawność przemiany energii kinetycznej wiatru na energię elektryczną wynosi około 30% i jest ona zależna od konstrukcji elektrowni wiatrowej i prędkości wiatru. Nowoczesne elektrownie wiatrowe działają poprawnie przy prędkości wynoszącej 4 m/s dla małych i 6 m/s dla dużych siłowni. Przy prędkości wiatru wynoszącej 10-12 m/s turbiny wiatrowe osiągają moc nominalną. Energia wiatru jest praktycznie stała w ciągu roku, natomiast zmienia się w krótszych okresach. Ciągłe zmiany kierunku i prędkości wiatru powodują konieczność instalowania systemów stabilizacji mocy i częstotliwości oraz systemu orientacji turbiny względem wiatru. Przy prędkościach wiatru poniżej 4m/s i powyżej 25m/s elektrownia automatycznie zatrzymuje się. Aby uzyskać odpowiednią skuteczność działania elektrowni wiatrowej należy zapewnić swobodny dostęp wiatru do śmigła. Nie można dopuścić do jakichkolwiek zawirowań powietrza przed śmigłem, które mogłoby spowodować zmniejszenie siły wiatru. Istnieje zależność pomiędzy wysokością najbliższego budynku i jego dopuszczalną odległością od wieży elektrowni. Ponadto ze względu na możliwość uszkodzenia się elektrowni (np. urwania się śmigła), musi być zachowana odpowiednia odległość wieży od najbliższych budynków mieszkalnych, dróg, linii kolejowej, telefonicznej lub elektroenergetycznej. Nie bez znaczenia jest również fakt, że elektrownia wiatrowa zwiększa istotnie poziom hałasu. Z tego względu farmy wiatrowe muszą być lokalizowane z dala od terenów gęsto zaludnionych. Zaletą elektrowni wiatrowej jest to, że nie zanieczyszcza środowiska naturalnego, nie wymaga dostaw paliwa ani wody i wykorzystuje niewyczerpywalne źródło energii jakim jest wiatr. Do wad elektrowni wiatrowej należą: wysoki koszt inwestycji w porównaniu z uzyskiwaną mocą, nierównomierność dostaw energii elektrycznej i jej duże wahania w określonym czasie. Wyprodukowanie 1TWh energii elektrycznej w siłowni wiatrowej zapobiega emisji następujących zanieczyszczeń do atmosfery: - 5 500 ton SO2, - 4 222 ton NOX, - 700 000 ton CO2, - 49 000 ton pyłów i żużli. W Polsce pomimo bardzo dużego zanieczyszczenia środowiska w wyniku spalania węgla (97% energii elektrycznej pochodzi z elektrowni i elektrociepłowni węglowych) nigdy nie myślano poważnie o wykorzystaniu energii wiatru. Zaniżone oszacowanie zasobów energetycznych wiatru na terenie Polski wynikające m.in. z niechęci do odnawialnych źródeł energii doprowadziło do braku rozwoju polskiej myśli technicznej i realizacji własnych projektów i konstrukcji. Próbę podjęcia stworzenia siłowni wiatrowej własnej konstrukcji przez Fabrykę Urządzeń Górniczych Nowomag z Nowego Sącza można uznać za nieudaną. Moc znamionowa na poziomie 160 kW jest już dużo za mała do współczesnych wymagań - jest to poziom technologii europejskiej sprzed 15 lat. W Polsce istotną barierą w rozwoju energetyki wiatrowej jest również stosunkowo niska wietrzność na przeważającej części kraju. Są jednak też obszary, na których można by z powodzeniem instalować siłownie wiatrowe. Wieloletnie badania siły wiatru prowadzone przez panią profesor Halinę Lorenc dowodzą, iż najlepsze warunki dla elektrowni wiatrowych występują na Pomorzu oraz północno-wschodniej części Suwalszczyzny. W tych obszarach prędkość średnioroczna wiatru na wysokości 50 m nad terenem osiąga wartość 7 m/s (północna część byłych województw szczecińskiego, koszalińskiego, słupskiego, gdańskiego i elbląskiego). Tabela 1 i rysunek 1 przedstawia potencjał energii wiatrowej na terenie Polski. Pomiary przeprowadzono na wysokości 20 m. Badania dowiodły potencjalne możliwości wykorzystania energii wiatrowej w północnej części Polski, gdzie na wysokości 20 m jego prędkość średnioroczna kształtuje się na poziomie od 5,0 do 6,0 m/s. Obecnie w Polsce zainstalowanych jest około 40 elektrowni wiatrowych dających produkcję 785 MWh/rok. Przewiduje się, że produkcja energii elektrycznej z elektrowni wiatrowych w 2000 roku wyniesie 0,4 GWh, w 2005 roku 0,8 GWh i w 2010 roku 1,2 GWh. W tabeli 2 przedstawiono zainstalowane w Polsce elektrownie wiatrowe. Wykorzystanie wiatru w Polsce nie rokuje większych perspektyw w bilansie energetycznym ze względu na zbyt małe prędkości oraz dużą okresowość wiatrów. Elektrownie wiatrowe mogą być jedynie lokalnym źródłem energii. Przewiduje się że, do roku 2010 udział energii elektrycznej z elektrowni wiatrowych w krajowym bilansie energetycznym wyniesie około 2,6 %, a do roku 2020 wzrośnie do 5,7 %. Odpowiada to wyprodukowaniu odpowiednio 2,41 i 6,57 TWh energii elektrycznej. Strona Główna |
|