Energia eoliană

1.1. Definitie

Energia eoliana este energia continuta de forta vantului ce bate pe suprafata pamantului. Exploatata, ea poate fi transformata in energie mecanica pentru pomparea apei, de exemplu, sau macinarea graului, la mori ce functioneaza cu ajutorul vantului. Prin conectarea unui rotor la un generator electric, turbinele de vant moderne transforma energia eoliana, ce invarte rotorul, in energie electrica.

Vântul este rezultatul activităţii energetice a soarelui şi se formează datorită încălzirii neuniforme a suprafeţei Pământului. Mişcarea maselor de aer se formează datorită temperaturilor diferite a două puncte de pe glob, având direcţia de la punctul cald spre cel rece.

În fiecare oră pământul primeşte 1014 kWh de energie solară. Circa 1-2% din energia solară se transformă în energie eoliană. Acest indiciu întrece de 5-10 ori cantitatea energiei transformată în biomasă de către toate plantele Pământului.

Omenirea utilizează energia eoliană pe parcursul a câtorva milenii. Vântul impunea să lucreze morile de vânt, mişca corăbiile cu pânze. Energia cinetică a vântului a fost şi este accesibilă practic în toate părţile pământului. Este atractivă şi din punct de vedere ecologic - nu produce emisii în atmosferă, nu formează deşeuri radioactive.

Ca sursă energetică primară vântul nu costă nimic. De asemenea aceasta poate fi utilizată decentralizat este o alternativă bună pentru localităţile mici aflate departe de sursele tradiţionale.

1.2. Scurt istoric

Drept sursă energetică vântul este cunoscut omenirii de 10 mii de ani. Încă la orizontul civilizaţiei energia vântului se utiliza în navigaţia maritimă. Se presupune că egiptenii străvechi mergeau sub pânze încă 5.000 ani în urmă. În jurul anului 700 pe teritoriul Afganistanului maşini eoliene cu axă verticală de rotaţie se utilizau pentru măcinarea grăuntelor. Cunoscutele instalaţii eoliene (mori cu elicele conectate la turn) asigurau funcţionarea unor sisteme de irigare pe insula Creta din Marea Mediterană. Morile pentru măcinarea boabelor, care funcţionau pe baza vântului, sunt una din cele mai mari performanţe a secolelor medii. În sec. XIV olandezii au îmbunătăţit modelul morilor de vânt, răspândite în Orientul Mijlociu, şi au început utilizarea largă a instalaţiilor eoliene la măcinarea boabelor.

Figura 1.2.1. Tipuri de corabii

Prima abordare comercială, pe scară largă, a conversiei energiei eoliene în energie electrică a fost cea de la Granpa's Knob din Vermont, U.S.A. din 1939. Turbina Smith Putnam avea o putere instalată de 1,25 Mw şi un rotor cu ax orizontal de 53 m diametru. Acest proiect a cumulat experienţa şi geniul unor proiectanţi de top, precum von Karman sau den Hartog.

Această turbină poate fi considerată cea mai longevivă, funcţionând cu succes mult mai mult timp decât multe dintre agregatele multi-MW ai anilor '80.

Figura 1.2.2. Turbina Smith Putnam

Următorul jalon în dezvoltarea Turbinelor Eoliene a fost turbina Gedser, construită între 1956 şi 1957 de către pionierul danez al energiei eoliene Johannes Juul pentru compania de electricitate SEAS pe insula Gedser din sudul Danemarcei.

Cu un rotor de 24m diametru şi o putere de 200 kw, această capacitate a funcţionat din 1958 până în 1967, cu un factor de utilizare a puterii instalate de cca. 20%.

1.3. Factorii de influenta

1.3.1. Vantul

Viteza vântului este cel mai important factor de influenţă asupra cantităţii de energie. Vânturile se formează deorece soarele nu încălzeşte Pamantul uniform, fapt care creează mişcări de aer. Energia cinetica din vânt poate fi folosită pentru a roti nişte turbine, care sunt capabile de a genera electricitate. Unele turbine pot produce 5 MW, deşi aceasta necesită o viteză a vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 de kilometri pe oră. Puţine zone pe pământ au aceste viteze ale vântului, dar vânturi mai puternice se pot găsi la altitudini mai mari şi în zone oceanice.

Energia eoliană este folosită extensiv în ziua de astăzi, şi turbine noi de vânt se construiesc în toată lumea, energia eoliană fiind sursa de energie cu cea mai rapidă creştere în ultimii ani. Majoritatea turbinelor produc energie peste 25% din timp, acest procent crescând iarna, când vânturile sunt mai puternice.