Větrná energie

Využívání větrní energie je segment který se nejrychleji rozvíjí ve výrobě energie z obnovitelných zdrojů energie. V posledních několika lét turbíny na vítr jsou značně zlepšené.nejlepší příklad je německý trh turbín na kterém je průměrná síla zvětšena z 470 kW roku 1995 na 1280 kW roku 2001. toto zvětšení síly se dosáhlo zvětšením turbín které honí vítr. Momentálně se rozvíjejí turbíny které budou moct generovat sílu mezi 3 a 5 MW. Někteří výrobce už udělali své prototypy (s tou sílou).

Trend rozšiřování výroby větrní energie a porovnání s cílem EU do roku 2010. cíl bude pravděpodobně přesažen i více než o 100%.

Německý podnik Enercon by měl vyrobit turbínu síly 4.5). V pokračování budu používat výraz větrný mlýn přestože se ještě používají výrazy: větrná elektrárna, větrný generátor, elektrické turbíny na vítr a podobně. Na obrázku můžeme vidět porovnání plánu EU s momentální situaci ve výrobě energie z větru. Podle dnešních ukazatelů plán bude realizován, dokonce se výroby i více. Jednotky jsou ve megawattech a z toho se může vidět že je kvantita vyrobené energie mnohem menší než energie vzniklá z neobnovitelných zdrojů energie. Kvůli začáteční ekonomické nesplatností a nestálostí větru, instalaci větrných mlýnu si můžou dovolit jenom bohaté státy. Momentální cena větrných mlýnu je větší než cena termoelektráren po MW instalované síly (větrný mlýn stojí kolem 1000 €/kW instalované síly, a termoelektrárna 700 €/kW),rozvojem technologie ten rozdíl se zmenšuje. Proceňuje se že je celková spotřeba energie ve světě kolem 410x10¹⁵ (kvadrilionu Btu) u roku 2000, což znamená 1.2x10¹⁴ kWh ročně. Předpokládá se že celkově instalovaná síla větrných elektráren do konce roku 2000 bude kolem 17415 MW s průměrnou roční práci elektráren od 2 500 hodin což znamená 0.044x10⁹ kWh roční kvantitu energie. Znamená, účast větrní energie v celkové spotřebě energie velmi je malý.

Momentální trend instalování elektráren na vítr.

Německo je momentálně v čele ve výrobě elektrické větrní energie s 8750 MW, a to je více než jedna třetina celkové instalované síly větrných mlýnu ve světě. Tolik instalovaných větrných mlýnu v Německu výsledek je politiky německé vlády která podnětnými opatřeními pomáhala instalaci nových větrných mlýnu. Kvůli tomu se v roce 2001 celková instalovaná síla zvětšila o 43.7%. ve Španělsku, Dánsku a Itálii také roste instalovaná kapacita. Ze celkové výroby elektrické energie Dánsko dostává 14% od větru a ještě staví nové kapacity. Dánsko má v úmyslu aby tím způsobem do roku 203050% domácnostech využívalo větrní energii. V Spojených Státech Amerických je momentálně instalováno 6.374 MW větrných mlýnu. Taková malá instalovaná síla v hospodářský nejsilnějším státě ve světě výsledek je tradičního spoléhání na fosilní paliva.

Vznik větru a zásady využívání

Větrní energie je transformovaný tvar sluneční energie. Slunce nerovnoměrně zahřívá různé části Země a to rezultuje různými tlaky vzduchu, a vítr vzniká kvůli úsilí po vyrovnávání tlaku vzduchu. Jsou některé části Země na kterých foukají takzvané pevné (stálý- planetární) větry a na těch území je využívání energie nejsplatitelnější. Dobré pozice jsou pobřeží oceánu a širé moře.širé moře je nejlepší pozice kvůli stálých větru, ale ceny instalace a transportu energie zpomalují takovou exploataci. U změny kinetické energie do mechanické energie (otáčení hřídla generátoru) využívá se jenom rozdíl rychlosti větru na vchodu a na východu. Albert Betz, německý fyzik ještě roku 1919 dal zákon větrní energie a ten stejný je publikován roku 1926 v knize “Wind-Energie”. Tím je daný kvalitativní aspekt poznání možnostech využívání větrní energie a turbín na vítr. Podle jeho zákonu můžeme změnit méně než 16/27 nebo 59% kinetické větrní energie do mechanické energie pomoci turbíny na vítr. 59% je teoretický maximum, a v praxe se může změnit mezi 35% až 45% větrní energie.

Zásady změny a způsob připojování větrných mlýnu na elektrickou síť. Možná aplikace je používání energie větru jako sekundárního zdroje energie pro domácností.

Jako dobré strany využívání větrní energie vynikají: velká bezpečnost práce továrních zařízení, méně výdejů pro paliva a nemá znečišťování okolí. Špatné strany jsou velké výdeje pro stavbu a nestálost rychlostí větru (nemůže se garantovat doručování energie). Pro hospodářství jsou velmi zajímavé malé větrné mlýny síly do několika desítek kW. Můžou se používat jako sekundární zdroj energie nebo primární zdroj energie ve vzdálených krajích. Když se používají jako primární zdroj energie je nutno aby se jim přidaly i baterie (akumulátor) do kterých se energie ukládá když se generuje více než je spotřebováno. Velké větrné mlýny často se instalují do parku větrných mlýnu a přes transformátor se spojují do elektrické sítí.

Atlas použitelností větru

Evropská unie a Spojené Státy Americké vypracovaly atlasy svých resursu větru pro rychlostí větru na 45 metrů nad povrchem země. Z těch map se může vidět že je ¼ povrchu EU ideální pro instalaci větrných mlýnu. Dánsko měří své potenciály větru ještě od roku 1979. výsledek toho je že Dánsko dnes má nejpřesnější informace o větru, a to používá pro stavění nových větrných mlýnu. Spojené Státy Americké investovali ohromné prostředky pro vypracovávání atlasu potenciální větrní energie pro celý stát. Téměř 50% celkového povrchu Spojených Státu Amerických výjimečně je výhodné pro využívání větrní energie. Tady jsou, samozřejmě, vysoká území západního a jihovýchodního pobřeží, zvlášť severní kraje vedle Kanady, kde jsou podíly elektrických potenciálu větru mezi 15% až 36%. Ta centrální část vztahuje se na ohromná území kde jsou prérie. Kromě geografického rozmístění velmi je důležitá i výška věze. Pro každých 10 metrů výšky věze, cena se zvětšuje o 15 000 dolaru. Větší turbíny budou dávat více energie, ale proto různé průměry žádají vyšší věze, a oni určuji větší nebo menší sílu turbíny. Tak například pro sílu turbíny od 225 kW rotor má rozpětí 27 metrů, pro 600 kW 43 metrů, a pro 1500 kW 60 metrů. Dnes se považuje že nutný maximum u práce větrných mlýnu musí být:rychlost větru od 25 km/h nebo 6,9 m/s. v poslední době se staví multi-megawattní turbíny podobné ty která je koncem roku 1999 montována v Dánsku: NEG Micon větrný mlýn od 2 MW má rotor průměru 72 metrů a nachází se na vězí vysoké 68 metrů.