Energia eoliană este energia vântului, o formă de energie regenerabilă. La început energia vântului era transformată în energie mecanică. Ea a fost folosită de la începuturile umanitătii ca mijloc de propulsie pe apă pentru diverse ambarcatiuni iar ceva mai târziu ca energie pentru morile de vânt. Morile de vânt au fost folosite începând cu sec al 7-lea î.Hr de persi pentru măcinarea grăuntelor. Morile de vânt europene, construite începând cu sec al 12-lea în Anglia si Franta, au fost folosite atăt pentru măcinarea de boabe cât si pentru tăierea bustenilor, măruntirea tutunului, confectionarea hârtiei, presarea semintelor de in pentru ulei si măcinarea de piatră pentru vopselele de pictat. Ele au evoluat ca putere de la 25-30 KW la început până la 1500 KW (anul 1988), devenind în acelasi timp si loc de depozitare a materialelor prelucrate. Morile de vânt americane pentru ferme erau ideale pentru pomparea de apă de la mare adâncime. Turbinele eoliene moderne transformă energia vântului în energie electrică producând între 50-60 KW (diametre de elice începând cu 1m)-2-3MW putere (diametre de 60-100m), cele mai multe generând între 500-1500 KW. Puterea vântului este folosită si în activităti recreative precum windsurfing-ul. La sfârsitul anului 2010, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 194 400 MW. Toate turbinele de pe glob pot genera 430 Terawatioră/an, echivalentul a 2,5% din consumul mondial de energie. Industria vântului implică o circulatie a mărfurilor de 40 miliarde euro si lucrează în ea 670 000 persoane în întreaga lume.
Tările cu cea mai mare capacitate instalată în ferme eoliene sunt China, Statele Unite, Germania si Spania. La începutul anului 2011, ponderea energiei eoliene, în totalul consumului intern era de 24% în Danemarca, 14% în Spania si Portugalia, circa 10% în Irlanda si Germania, 5,3% la nivelul UE; procentul este de 3% în România la începutul anului 2012. La aceeasi dată în România existau peste o mie de turbine eoliene, jumătate dintre ele fiind în Dobrogea.
Morile de vânt persane
Morile de vânt persane aveau palete făcute din
mănunchiuri de trestie,
care se învârteau în jurul unei axe verticale si erau folosite la măcinarea
grăuntelor. Ele au început să fie folosite de persi din secolul al VII-lea î.Hr
Morile de vânt medievale europene
Primele mori de vânt din Europa au fost
construite în sec al 12-lea în nordul Frantei
si în sudul Angliei,
ele s-au răspândit apoi în Belgia, Germania si Danemarca. În Olanda ele au fost folosite pentru a drena
(asana) zonele mlăstinoase pentru a le face locuibile de către Jan Leegwater si inginerii
danezi care i-au urmat.
Morile de vânt europene erau folosite atât la
măcinarea grăuntelor cât si la tăierea bustenilor, măruntirea tutunului, confectionarea hârtiei,
presarea semintelor de in pentru ulei si măcinarea de piatră pentru vopselele de
pictat.
Europenii au dezvoltat mori de vânt cu rotoare care se învârteau
în jurul unor axe orizontale, spre deosebire de persi care mergeau pe
principiul unor axe verticale.
Morile de vânt europene tipice aveau patru
palete, unele aveau cinci si ocazional mai existau si cu sase. Treptat multe
din aceste mori de vânt europene au ajuns să aibă două sau trei nivele interioare
unde bunurile (grăuntele, vopseaua, tutunul) puteau fi stocate.
La început morile de vânt europene erau
capabile de a produce 25-30 kW de putere mecanică dar la momentul de vârf al
evolutiei lor, sfârsitul sec al 19-lea, ele au ajuns să producă aproximativ
1500 MW. Acest nivel nu a fost depăsit până în 1998
Morile de vânt americane pentru ferme
Morile de vânt americane pentru ferme se foloseau pentru pomparea de apă de la mare adâncime, fiind folosite în agricultura americană în vestul Statelor Unite.Eficienta rotorului s-a dublat gratie îmbunătătirilor paletelor- acum din metal- realizate de inginerul american Thomas Perry, la sfârsitul anilor 1800. Omul de afaceri american La Verne Noyes a construit cea mai de succes moară de vânt pentru ferme, Aermotorul, gratie unor palete de metal foarte speciale. Aceasta s-a dovedit asa eficientă încât a revolutionat morile de vânt pentru ferme si se foloseste si în zilele noastre.
Morile de vânt americane au rămas memorabile prin siguranta si eficienta lor în capacitatea de a pompa apă de la mare adâncime. Totusi ele produc aproximativ o zecime din puterea unei turbine eoliene echivalente ca mărime. Astfel ele nu sunt potrivite pentru generarea de electricitate.
Morile de vânt pentru ferme au fost în vogă în prima parte a sec. al 20-lea. Mai mult de 1 milion de asemenea mori sunt încă în functiune în lume.
Între 1850- 1970 au fost construite peste 6 milioane în Statele Unite.
Turbinele eoliene moderne
Dorinta de electrificare a gospodăriilor de-a
lungul Great Plains din anii 30 a impulsionat dezvoltarea de turbine eoliene
battery-charging. Asa-numitele windchargers au premers turbinelor eoliene cu cu
2 sau trei palete actuale, folosite pentru furnizarea de electricitate pentru
resedintele îndepărtate si pentru a asigura electricitate satelor din tările în
curs de dezvoltare.
Criza petrolului din anii 1970 a fost un
stimulent pentru preocupările de valorificare a energie eoliene ca o sursă
verde, alternativă de electricitate. Turbinele de vânt uzuale moderne generează
între 250-300KW putere, aproape de 10 ori mai mult ca turbinele traditionale
europene de aceeasi mărime.
Aspecte tehnico-ecologice
Mărimea turbinelor eoliene
Turbinele eoliene pot fi împărtite arbitrar în trei clase: mici, medii si mari. Turbinele eoliene mici sunt capabile de generarea a 50-60 KW putere si folosesc rotoare cu diametru între 1-15 m. Se folosesc în principal în zone îndepărtate, unde există un necesar de energie electrică dar sursele traditionale de electricitate sunt scumpe sau nesigure.Unele mici turbine sunt asa compacte încât pot fi cărate în locatii îndepărtate pe spatele calului.Cele mai multe dispozitive eoliene sunt turbinele de dimensiune medie. Acestea folosesc rotoare care au diametre între 15-60 m si 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 si sunt capabile de a genera 2-3 MW putere. S-a dovedit în practică că aceste turbine mastodont sunt mai putin economice si mai putin sigure în raport cu cele de dimensiune medie. În 2010 cea mai mare fermă eoliană din lume era Roscoe Wind Farm in Texas, care producea 781 MW. Prin comparatie o uzină de cărbune generează în medie 550 MW. Turbinele eoliene mari produc până la 1,8 MW si pot avea o paletă de peste 40 m, ele fiind plasate pe turnuri de 80 m.
Unele turbine pot produce 5 MW, desi aceasta necesită o viteză a vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 de kilometri pe oră. Putine zone pe pământ au aceste viteze ale vântului, dar vânturi mai puternice se pot găsi la altitudini mai mari si în zone oceanice.
Siguranta energiei eoliene
Energia eoliană este o energie curată si regenerabilă dar este intermitentă, având variatii în timpul zilei si al anotimpului, si chiar de la un an la altul. turbinele eoliene operează cam cam 60% din an în regiunile mcu vânt. Prin comparatie, uzinele de cărbune operează la circa 75-85% din întreaga capacitate.În cazurile în care turbinele eoliene sunt conectate la mari retele de electricitate, caracterul intermitent al energiei eoliene nu afectează consumatorii. Zilele fără vânt sunt compensate prin alte surse de energie cum ar fi uzinele de cărbune sau uzinele hidroelectrice care sunt conectate la retea.
Oamenii care locuiesc în locuri îndepărtate si care folosesc electricitatea de la turbinele eoliene utilizează adesea baterii sau generatoare de rezervă pentru asigurarea energiei în timpul perioadelor fără suficient vânt.
Cele mai multe turbine eoliene comerciale sunt offline (pentru întretinere sau reparatii) mai putin de 3 % din timp, fiind, asadar, la fel de sigure ca si uzinele conventionale de energie.
Turbinele eoliene au reputatia de a fi longevive. Multe turbine produc energie de la începutul anilor 80. Multe mori de vânt de fermă americane sunt folosite de generatii întregi. Unele mori de vânt traditionale europene ating venerabila vârstă de 300 de ani.
Fundamentul energiei eoliene moderne
Fermă eoliană de
turbine de 5 MW, Estinnes, Belgia
Vânturile se formează deorece soarele
nu încălzeste Pământul uniform, fapt care creează miscări de aer. Energia cinetică din vânt poate fi folosită
pentru a roti niste turbine, care sunt capabile de a genera electricitate.
Cresterea ponderii energiei eoliene în lume
Energia eoliană este folosită extensiv în ziua de astăzi, si turbine noi de vânt se construiesc în toată lumea, energia eoliană fiind sursa de energie cu cea mai rapidă crestere în ultimii ani.În ultimii 10 ani, utilizarea energiei eoliene a consemnat un progres deosebit. Astfel, între 1995 – 2005, rata anuală de crestere a fost de cca 30%, conducând la o putere instalată totală nouă de 32.000 MW, adică dublu decât în domeniul energiei nucleare din aceeasi perioadă.Majoritatea turbinelor produc energie peste 25 % din timp, acest procent crescând iarna, când vânturile sunt mai puternice.
Potentialul mondial al energiei eoliene
Cea mai mare parte din ferma eoliană de 619 MW San Gorgonio
Pass Wind Farm, a patra cea mai mare fermă eoliană din Statele Unite, la
capătul vestic al Coachella Valley, California
Se crede că potentialul tehnic mondial al energiei eoliene poate să asigure
de cinci ori mai multă energie decât este consumată acum. Acest nivel de
exploatare ar necesita 12,7 % din suprafata Pământului
(excluzând oceanele) să fie acoperite de parcuri de turbine, presupunând că
terenul ar fi acoperit cu 6 turbine mari de vânt pe kilometru
pătrat. Aceste cifre nu iau în considerare îmbunătătirea randamentului
turbinelor si a solutiilor tehnice utilizate
Top tări energie eoliană
Turbine eoliene lângă
Copenhaga, Danemarca
China a ajuns lider mondial în ceea ce priveste capacitatea
instalată în ferme eoliene, devansând Statele Unite,
potrivit unui raport al Wind Energy Association (Asociatia Energiei Eoliene-nr)
si citat de Reuters,
la 11 iunie 2011. La această dată China a ajuns la circa 45.000 MW instalati în
mori de vânt, după ce în 2010 a adăugat 18.900 MW. În SUA s-au adăugat doar
5.116 MW iar totalul a ajuns la 40.000 MW, de ajuns cât să furnizeze energie
pentru 10 milioane de locuinte.În 2009 Statele Unite devansase Germania
la productia de energie eoliană.În lume cele mai mari producătoare de energie
eoliană sunt: China (44 7333MW), Statele Unite (40 180MW), Germania (27 215MW),
Spania
(20 776MW), India
(13065 MW), Italia
(5797MW), Franta
(5560MW), Marea Britanie (5203MW), Canada
(4008MW), Danemarca
(3734MW).
Cea mai mare fermă eoliană din lume (2010) este
The Roscoe Wind Complex, cu o capacitate de 781 MW, capabilă de a oferi
electricitate pentru 230 000 gospodării. Ea are 627 turbine, a costat 1 miliard
de dolari, constructia ei a început în 2007 si se întinde pe 100 000 acri de
teren
Energia eoliană în Europa
Desi încă o sursă relativ minoră de energie
electrică pentru majoritatea tărilor, productia energiei eoliene a crescut
practic de cinci ori între 1999 si 2006, ajungându-se ca, în unele tări,
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 si Portugalia,
circa 10% în Irlanda
si Germania
si 5,3% la nivelul UE,
iar în România
de numai 1,6%.
La nivelul Uniunii Europene, capacitatea totală
de productie 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 productie de energie eoliană din UE, de 27.214 MW, urmată de
Spania, cu 20.676 MW, iar apoi, la mare distantă, de Italia (5.797 MW) si
Franta (5.660 MW).
În martie 2011, energia eoliană a devenit, pentru
prima dată, tehnologia cu cea mai mare productie electrică din Spania,
potrivit Retelei Electrice din Spania (REE), cu 21 % din totalul cererii
de electricitate din Spania. Pe locurile următore: energia nucleară (19%), energia hidraulică (17,3%), ciclurile combinate
(17,2%), termocentralele pe cărbune (12,9%) si energia
solară (2,6%). Multumită aportului energiei eoline, s-a evitat
importarea de hidrocarburi în valoare de 250 de milioane de euro si emisia de
1,7 milioane de tone de CO2, adică echivalentul plantării a 850.000 de copaci.
În anul 2011, pentru constructia unei
capacităti de productie energetice eoliene de 1 MW, este necesară o investitie
de 1,5 – 1,7 milioane de euro.
În prezent, parcul eolian Whitelee din Scotia
este cel mai mare parc eolian terestru din Europa.
Energia eoliană în România
În sectorul eolian din România au investit CEZ (Cehia), ENEL (Italia), Energias de Portugal (Portugalia) si Iberdrola Renovables (Spania)CEZ a instalat 115 turbine la Fântânele, 90 dintre ele fiind deja legate la reteaua natională de energie electrică. Eolienele au cca 100 m înăltime. Turbinele pentru parcul eolian construit de CEZ sunt livrate de către gigantul industrial american General Electric.
Energias de Portugal (Portugalia), al treilea cel mai mare investitor în energie eoliană la nivel mondial, a terminat constructia unui parc eolian de 69 MW la Cernavodă, în mai 2011. Energia poate alimenta 70 000 de gospodării si a costat 200 milioane de dolari. La această dată în Dobrogea sunt construite deja parcuri eoliene care însumează 600MW.
în 2009 erau instalati doar 14 MW. În 2010, în centralele eoliene erau instalati în total 462 MW. România a ajuns, în 2011, la 850 MW instalati 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.
În România, la începutul anului 2012, există peste 1000 de turbine eoliene care produc 3% din totalul de energie. Investitiile în eoliene au creat până acum 1000 de locuri de muncă.
Eolienele din România produc, în medie 150 - 200 de megawati-oră. Costul energie eoliene este de 170 de euro pe megawatt/oră, de aproape trei ori mai mult fată de energia produsă de hidrocentrale. Potrivit hărtii energiei "verzi", potentialul României cuprinde 65% biomasă, 17% energie eoliană, 12% energie solară, 4% microhidrocentrale, 1% voltaic + 1% geotermal. În România, cu exceptia zonelor montane, unde conditiile meteorologice dificile fac groaie instalarea si întretinerea agregatelor eoliene, viteze egale sau superioare nivelului de 4 m/s se regăsesc în Podisul Central Moldovenesc si în Dobrogea. Litoralul prezintă si el potential energetic deoarece în această parte a tării viteza medie anuală a vântului întrece pragul de 4 m/s. În zona litoralului, pe termen scurt si mediu, potentialul energetic eolian amenajabil este de circa 2.000 MW, cu o cantitate medie de energie electrică de 4.500 GWh/an.
Pe baza evaluării si interpretării datelor înregistrate, în România se pot monta instalatii eoliene cu o capacitate de până la 14.000 MW, ceea ce înseamnă un aport de energie electrică de aproape 23 000 GWh/an. Potrivit unui studiu al Erste Group, potentialul eolian al tării, estimat la 14.000 de MW, este cel mai mare din sud-estul Europei si al doilea din Europa.
Transelectrica a avertizat că în sistemul national pot fi preluate turbine eoliene de maximum 4.000 de MW, în contextul în care a primit cereri de racord la retea pentru proiecte de peste 30.000 de MW, din care 8.000 de MW au deja contracte semnate.
Comparatii cu alte resurse energetice
Avantaje
În contextul actual, caracterizat de cresterea alarmantă a poluării cauzate de producerea energiei din arderea combustibililor fosili, devine din ce în ce mai importantă reducerea dependentei de acesti combustibili.Energia eoliană s-a dovedit deja a fi o solutie foarte bună la problema energetică globală.[35] Utilizarea resurselor regenerabile se adresează nu numai producerii de energie, dar prin modul particular de generare reformulează si modelul de dezvoltare, prin descentralizarea surselor. Energia eoliană în special este printre formele de energie regenerabilă care se pretează aplicatiilor la scară redusă.
- Principalul avantaj al energiei eoliene este emisia zero de substante poluante si gaze cu efect de seră, datorită faptului că nu se ard combustibili.
- Nu se produc deseuri. Producerea de energie eoliană nu implică producerea nici unui fel de deseuri.
- Costuri reduse pe unitate de energie produsă. Costul energiei electrice produse în centralele eoliene moderne a scăzut substantial în ultimii ani, ajungând în S.U.A. să fie chiar mai mici decât în cazul energiei generate din combustibili, chiar dacă nu se iau în considerare externalitătile negative inerente utilizării combustibililor clasici.[36][37][38]
·
Costuri reduse de scoatere din functiune.
Spre deosebire de centralele nucleare, de exemplu, unde costurile de scoatere
din functiune pot fi de câteva ori mai mari decât costurile centralei , în
cazul generatoarelor eoliene, costurile de scoatere din functiune, la capătul
perioadei normale de functionare, sunt minime, acestea putând fi integral reciclate.
Dezavantaje
Fermă de energie eoliană în Tarifa, Spania
Principalele
dezavantaje sunt: resursa energetică relativ limitată, inconstanta datorată
variatiei vitezei vântului si numărului redus de amplasamente posibile. Putine
locuri pe Pământ
oferă posibilitatea producerii a suficientă electricitate folosind energia
vântului.La început, un important dezavantaj al productiei de energie eoliană a
fost pretul destul de mare de producere a energiei si fiabilitatea
relativ redusă a turbinelor. În ultimii 25 de ani, eficacitatea energetică s-a
dublat, costul unui kWh produs scăzând de la 0,7 euro la circa 0,32 euro în
prezent. Un alt dezavantaj este si "poluarea vizuală" - adică faptul
că au o aparitie neplăcută - iar altul ar fi faptul că produc "poluare
sonoră" (sunt prea gălăgioase). De asemenea, se afirmă că turbinele
afectează mediul si ecosistemele din împrejurimi, omorând păsări
si necesitând terenuri mari virane pentru instalarea lor.Argumente
împotriva acestora sunt că turbinele moderne de vânt au o aparitie atractivă
stilizată, că masinile omoară mai multe păsări pe an decât turbinele si că
alte surse de energie, precum cărbunele, sunt cu mult mai dăunătoare pentru
mediu, deoarece creează poluare si duc la efectul de
seră
De asemenea, există un risc mare de distrugere
în cazul furtunilor.
Energie eoliană
Puterea eoliană instalată si predictii pe 1997-2010,
Sursa: World Wind Energy Association
Energia eoliană este o sursă de energie regenerabilă generată din
puterea vântului. La sfârsitul anului 2006, capacitatea mondială a
generatoarelor eoliene era de 73 904 MW, acestea producând ceva mai
mult de 1 % din necesarul mondial de energie electrică. Desi încă o sursă relativ minoră de energie electrică pentru majoritatea tărilor, productia energiei eoliene a crescut practic de cinci ori între 1999 si 2006, ajungându-se ca, în unele tări, ponderea energiei eoliene în consumul total de energie să fie semnificativ: Danemarca (23%), Spania (8%), Germania (6%).
Vânturile se formează deorece soarele nu încălzeste Pământul uniform, fapt care creează miscări de aer. Energia cinetică din vânt poate fi folosită pentru a roti niste turbine, care sunt capabile de a genera electricitate. Unele turbine pot produce 5MW, desi aceasta necesită o viteză a vântului de aproximativ 5.5m/s, sau 20km/h. Putine zone pe pământ au aceste viteze ale vântului, dar vânturi mai puternice se pot găsi la altitudini mai mari si în zone oceanice.
Energia eoliană este folosită extensiv în ziua de astăzi, si turbine noi de vânt se construiesc în toată lumea, energia eoliană fiind sursa de energie cu cea mai rapidă crestere în ultimii ani. Majoritatea turbinelor produc energie peste 25% din timp, acest procent crescând iarna, când vânturile sunt mai puternice.
Se crede că potentialul tehnic mondial al energiei eoliene poate să asigure de cinci ori mai multă energie decât este consumată acum. Acest nivel de exploatare ar necesita 12,7 % din suprafată Pământul (excluzând oceanele) să fie acoperite de parcuri de turbine, presupunând că terenul ar fi acoperit cu 6 turbine mari de vânt pe kilometru pătrat. Aceste cifre nu iau în considerare îmbunătătirea randamentului turbinelor si a solutiilor tehnice utilizate.
Avantaje
În contextul actual, caracterizat de cresterea alarmantă a poluării cauzate de producerea energiei din arderea combustibililor fosili, devine din ce în ce mai importantă reducerea dependentei de acesti combustibili.Energia eoliană s-a dovedit deja a fi o solutie foarte bună la problema energetică globală. Utilizarea resurselor regenerabile se adresează nu numai producerii de energie, dar prin modul particular de generare reformulează si modelul de dezvoltare, prin descentralizarea surselor. Energia eoliană în special este printre formele de energie regenerabilă care se pretează aplicatiilor la scară redusă.
- Principalul avantaj al energiei eoliene este emisia zero de substante poluante si gaze cu efect de seră, datorită faptului că nu se ard combustibili.
- Nu se produc deseuri. Producerea de energie eoliană nu implică producerea nici unui fel de deseuri.
- Costuri reduse pe unitate de energie produsă. Costul energiei electrice produse în centralele eoliene moderne a scăzut substantial în ultimii ani, ajungând în S.U.A. să fie chiar mai mici decât în cazul energiei generate din combustibili, chiar dacă nu se iau în considerare externalitătile negative inerente utilizării combustibililor clasici.
- Costuri reduse de scoatere din functiune. Spre deosebire de centralele nucleare, de exemplu, unde costurile de scoatere din functiune pot fi de câteva ori mai mari decât costurile centralei}}, în cazul generatoarelor eoliene, costurile de scoatere din functiune, la capătul perioadei normale de functionare, sunt minime, acestea putând fi integral reciclate.
Dezavantaje
Principalele dezavantaje sunt resursa energetică relativ limitată, inconstanta datorită variatiei vitezei vântului si numărului redus de amplasamente posibile. Putine locuri pe Pământ oferă posibilitatea producerii a suficientă electricitate folosind energia vântului.La început, un important dezavantaj al productiei de energie eoliană a fost pretul destul de mare de producere a energiei si fiabilitatea relativ redusă a turbinelor. În ultimii ani, însă, pretul de productie pe unitate de energie electrică a scăzut drastic, ajungând, prin îmbunătătirea parametrilor tehnici ai turbinelor, la cifre de ordinul 3-4 eurocenti pe kilowatt oră.
Un alt dezavantaj este si "poluarea vizuală" - adică, au o aparitie neplăcută - si de asemenea produc "poluare sonoră" (sunt prea gălăgioase). De asemenea, se afirmă că turbinele afectează mediul si ecosistemele din împrejurimi, omorând păsări si necesitând terenuri mari virane pentru instalarea lor. Argumente împotriva acestora sunt că turbinele moderne de vânt au o aparitie atractivă stilizată, că masinile omoară mai multe păsări pe an decât turbinele si că alte surse de energie, precum generarea de electricitate folosind cărbunele, sunt cu mult mai dăunătoare pentru mediu, deoarece creează poluare si duc la efectul de seră.
Un alt dezavantaj este riscul mare de distrugere în cazul furtunilor, dacă viteza vântului depăseste limitele admise la proiectare.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu