Turbine eoliene de mică putere

Capitolul 1

Introducere în sisteme eoliene

1.1.Istoric

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.

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.

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 axa verticală de rotaţie se utilizau pentru măcinarea grăunţelor. 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 Moara de vânt

În 1854 în SUA apare o pompa de apă, care funcţiona pe baza energiei vântului. Ca construcţie, această pompă semăna cu modelul morilor de vânt, dar avea mai multe pale (braţe) şi un fluger pentru determinarea direcţiei vântului.

Către anul 1940 în SUA peste 6 milioane de instalaţii de acest tip se utilizau pentru pomparea apei şi producerea energiei electrice. Este socotită o premiză a cuceririi Vestului sălbatic, datorită posibilităţii de asigurare cu apă a fermelor zootehnice. Însă la mijlocul secolului XX vine sfârşitul utilizării largi a energiei vântului, venind în schimbul ei o sursă energetică modernă - petrolul.

Interesul către energetica vântului reapare după câteva crize petroliere trăite de omenire timp de câteva decenii. Acest lucru se petrece la începutul anilor '70, datorită creşterii rapide a preţurilor la petrol când SUA a adoptat mai multe programe destinate să încurajeze valorificarea ei. În California, la sfârşitul anului 1984, funcţionau deja 8469 de turbine eoliene. Capacitatea totală a acestor unităţi este de aproximativ 550 MW. Ele erau construite în locuri cu vânt puternic, grupate în aşa-numitele wind farms.

Turbinele de vânt pot fi folosite pentru producerea electricităţii individual sau în grupuri, denumite ferme de vânt. Fermele de vânt, care în prezent sunt complet automatizate, asigură, spre exemplu, 1% din necesarul de energie electrică al Californiei, adică 280 de mii locuinţe. Turbinele eoliene aveau însă şi câteva probleme: modificările mari ale vitezei vântului provocau variaţii ale intensităţii curentului electric, defectând uneori sisteme de transmisie; palele rotorului colectau în timp substanţe străine, particule de praf etc. care reduceau randamentul.

1.2. Stadiul actual in domeniul energiei eoliene

UE şi-a fixat drept obiectiv ferm ca un procent de 20 % din producţia de energie să provină în anii 2020 din energia eoliană şi din alte surse de energie regenerabilă. Ponderea diferitelor surse regenerabile de energie la nivelul anului 2020 se vrea a fi cea prezentată în figura urmatoare.

Pentru a atinge acest obiectiv, mai mult de o treime din cerinţele europene în energie electrică trebuie să provină din surse regenerabile, dintre care se aşteaptă ca energia eoliană să producă între 12 şi 14 % (180 GW) din cererea totală. Astfel energia eoliană va juca un rol semnificativ în alimentarea stabilă cu energie curată, produsă local.