Resurse permanente de energie

ENERGIA EOLIANĂ

Energia eoliană este energia vântului, o formă de energie regenerabilă. La sfârșitul anului 2010, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 194 400 MW. Toate turbinele de pe glob pot genera 430 Terawațioră/an, echivalentul a 2,5% din consumul mondial de energie. Industria vântului implică o circulație a mărfurilor de 40 miliarde euro și lucrează în ea 670 000 persoane în întreaga lume.

Principiul energiei eoliene

Vântul se formează deorece soarele nu încălzește Pământul uniform, fapt care creează mișcări de aer. Energia cinetică din vânt poate fi folosită pentru a roti niște turbine, care sunt capabile de a genera electricitate.

Turbinele eoliene au doua destinatii majore: includerea intr-o centrala eoliana sau furnizarea de energie locuintelor izolate. In cazul din urma turbinele eoliene sunt folosite impreuna cu panourile solare si baterii pentru a furniza constant electricitate in zilele inorate sau senine fara vant.

La eficienta unei turbine contribuie dimensiunea palelor si tipul convertorului din miscare axiala in electricitate. Turbinele eoliene mai sunt denumite si generatoare de vant, convertor de energie eoliana (wind energy converter – WEC) sau wind power unit (WPU).

Puterea generata de o turbina eoliana este direct proportionala cu densitatea aerului, aria acoperita de o miscarea completa a paletelor rotorului si patratul vitezei vantului. Vantul care trece prin palele elicei este incetinit si imprastiat. In aceste conditii eficienta maxima obtinuta de o turbina eoliana este de 59%, valoare peste care vantul se intoarce in palele turbinei.

Majoritatea turbinelor eoliene moderne sunt de tipul Horizontal-axis wind turbines (HAWT), adica axa de rotatie e rotorului este orizontala, acesta fiind plasat in varful turnului, cu palele elicei pozitionate la un unghi pozitiv, la o distanta sigura de turn, in fata vantului. Exista si turbine eoliene cu palele in spatele vantului, dar din motive de fiabilitate nu sunt folosite decat in cazuri speciale.

Părţile componente ale turbinei eoliene

Cele mai importante părţi componente ale turbinelor eoliene, sunt:

- butucul rotorului;

- paletele;

- nacela;

- pilonul;

- arborele principal (de turaţie redusă);

- multiplicatorul de turaţie cu roţi dinţate;

- dispozitivul de frânare;

- arborele de turaţie ridicată;

- generatorul electric;

- sistemul de răcire al generatorului electric;

- sistemul de pivotare;

- girueta;

- anemometrul;

- sistemul de control (controller).

Butucul rotorului are rolul de a permite montarea paletelor turbinei şi este montat pe arborele principal al turbinei eoliene. În figurile 6.7 şi 6.8 sunt prezentate două imagini ale unor butuci de turbine eoliene.

Fig. 6.7. Butuc de turbină eoliană

Fig. 6.8. Butuc de turbină eoliană

Paletele reprezintă unele dintre cele mai importante componente ale turbinelor eoliene şi împreună cu butucul alcătuiesc rotorul turbinei. Cel mai adesea, paletele sunt realizate cu aceleaşi tehnologii utilizate şi în industria aeronautică, din materiale compozite, care să asigure simultan rezistenţă mecanică, flexibilitate, elasticitate şi greutate redusă. Uneori se utilizează la construcţia paletelor şi materiale metalice sau chiar lemnul. În figurile 6.9 şi 6.10 sunt prezentate două palete de turbine eoliene de mari dimensiuni.

Fig. 6.9. Paletă de turbină eoliană

Fig. 6.10. Paletă de turbină eoliană

Nacela are rolul de a proteja componentele turbinei eoliene, care se montează în interiorul acesteia şi anume: arborele principal, multiplicatorul de turaţie, dispozitivul de frânare, arborele de turaţie ridicată, generatorul electric, sistemul de răcire al generatorului electric şi sistemul de pivotare. În figurile 6.11 şi 6.12 sunt prezentate două nacele de dimensiuni mari.