AICPS Eoliene Dogariu-libre

  • View
    18

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • Verificarea de rezistenta si stabilitate a structurii metalice a centralelor eoliene

    Adrian Dogariu1, Dan Dubin1 1Universitatea Politehnica din Timioara, Facultatea de Construcii, Departamentul de Construcii Metalice i

    Mecanica Construciilor

    Rezumat

    Romnia, in contextul european pentru promovarea energiilor neconvenionale, se afl in momentul de fat in prima line in cea ce privete valorificarea energiei vntului. In momentul de fat sunt mai multe zone in tar in care se afl in diferite stadii de realizare parcuri sau ferme de centrale eoliene. Soluiile aplicate, in exclusivitate cu turn tubular si rotor orizontal sunt soluii de firm. Aplicarea acestor soluii in Romnia presupune adaptare lor la teren proiectul de fundaii si ncrcri climatice si seismice corespunztoare amplasamentului, precum si verificarea de ctre verificatori atestai, potrivit reglementarilor in vigoare. Lucrarea de fat prezent sintetic principiile de proiectare si modul de considerare a diferitelor situaii de ncrcare, care se iau in considerare la dimensionarea turnurilor de susinere a centralelor eoliene, prevzute in norma european IEC61400. Este detaliat si explicat apoi procedura de verificare a rezistentei si stabilitii acestui tip de structurii in conformitate cu prevederile SR EN 1993-1-6 pe un studiu de caz.

    Abstract

    In the European context of promoting the exploitation of wind energy, Romania is in the first line. In several areas of Romania are in various stages of implementation wind farms. Almost all solutions applied are HAWT (horizontal axis wind turbine) with tubular steel tower and are patented solution. Applying these solutions in Romania involves adapting them to the soil conditions, climateric and seismic loads, corresponding to the site and verification according to regulations by accredited verifiers. This paper summarized the design principles and present the various load cases which are taken into account in the design of the supporting towers, according with the European Standard IEC61400. It is detailed the procedure to check the strength and stability of this type of structure in accordance with SR EN 1-6-1993, on a real case study.

    1 Introducere

    1.1 Energia eoliana surse regenerabile de electricitate Valorificarea energiei eoliene a nceput in anii 70, odat cu prima criza mondiala a petrolului. In anii 90 a revenit in prim plan din cauza ngrijorrilor generate de impactul asupra mediului a polurii generate de combustibilii fosili. Unele dintre dezavantajele folosirii energiei eoliene sunt impactul asupra pasrilor si impactul vizual asupra mediului. Energia eoliana este sursa de energie cu cea mai mare cretere procentuala. Avnd in ultimii zece ani 29% cretere anuala (anul 2005 a nregistrat o cretere record de 43%), mult peste 2.5% pentru crbune, 1.8% pentru energie nucleara, 2.5% pentru gaz natural si 1.7% pentru petrol. Datorita iminentei crize a combustibililor si efectelor nclzirii globale este de ateptat ca aceste cifre sa creasc in cazul energiei eoliene. Europa este continentul care produce cea mai mare cantitate de energie eoliana.

  • La nivel individual turbinele eoliene sunt folosite cu precdere de locuinele din zonele izolate. Din pcate predictibilitatea sczuta a cantitii de energie ce poate fi produsa face necesara folosirea energiei eoliene in conjuncie cu alte mijloace de furnizare a electricitii. Dezvoltarea tehnologica a turbinelor va duce la scderea costurilor de producere a curentului provenit din energie eoliana, acesta fiind principalul factor motivant pentru folosirea unei surse de energie alternative. Consumul tot mai ridicat de energie a determinat omenirea s-i ndrepte atenia asupra protejrii mediului nconjurtor i conservrii anumitor materii prime n pericol de a fi epuizate. In aceasta situaie, omenirea trebuie s gseasc noi surse de energie, ieftine i puin poluante i care s fie accesibile. Sursele regenerabile de energie, a cror utilizare nu duce la epuizarea resurselor, pot constitui rspunsul ideal la aceste cutrii. Pentru promovarea i utilizarea energiei regenerabile s-au adoptat directive legislative care s ofere stabilitatea de care are nevoie comunitatea de afaceri pentru investii n sectorul energiei regenerabile. Directiva 77/2001/CE a Parlamentului European i a Consiliului privind promovarea electricitii produse din surse de energie regenerabile pe piaa intern a electricitii stabilete urmtoarele:

    cot orientativ de electricitate de 21% produs din surse de energie regenerabil n consumul comunitar total de electricitate pn n anul 2010;

    definete obiectivele naionale orientative pentru fiecare stat membru; ncurajeaz utilizarea regimurilor de ajutoare naionale, eliminarea barierelor

    administrative i integrarea sistemului de reele; prevede obligaia pentru productorii de energie regenerabil s emit garanii de origine

    atunci cnd li se solicit acest lucru. Creterea preului la energie i diminuarea semnificativ a cantitii de combustibil constituie un motivul pentru care se impune trecerea la energia verde i integrarea proteciei mediului n politica energetic a fiecrui stat. Noiunea de energie verde este vast i nglobeaz toate sursele de energie regenerabil i nepoluant, iar electricitatea astfel obinut capt tot mai mult teren devenind tot mai disponibil. Termenul de energie regenerabil se utilizeaz n mod uzual pentru a desemna o surs de energie a crei utilizare nu are ca efect direct epuizarea definitiv a resursei sale. Trecerea ctre surse energetice regenerabile joac un rol important pe plan internaional, un exemplu n acest sens constituindu-l Protocolul de la Kyoto din anul 1997 care prevede, pentru rile puternic industrializate i nu numai, o reducere a emisiilor poluante cu aproximativ 5,2% n perioada 2008-2012, comparativ cu nivelul anului 1990. ara noastr a ratificat acest acord prin Legea nr. 3/2001. La nivelul ntregii Uniuni Europene statele membre vor lua msurile necesare pentru a ncuraja creterea consumului de energie electric produs din surse regenerabile de energie. Ca stat membru al Uniuni Europene, ara noastr trebuie s ncurajeze investiiile n surse alternative de energie n aa fel nct ponderea energiei electrice produs din surse regenerabile de energie, fa de consumul naional brut de energie electric, s ajung la 33%. Politica energetic pentru Europa are n vedere atingerea, pn n anul 2020, a urmtoarelor obiective:

    reducerea emisiilor de gaze cu efect de ser cu 20%; reducerea consumului de energie n interiorul continentului cu 20%; utilizarea energiei din surse regenerabile n proporie de 20% din totalul energiei

    utilizate; utilizarea biocombustibililor n consumul de benzin i motorin pentru transport n

    proporie de 10%. In prezent energia regenerabil reprezint un procent redus totalul din energiei utilizate la nivelul Uniunii Europene, ceea ce face ca ndeplinirea obiectivelor Comisie Europene sa par foarte dificil. Trecerea ctre energia produs din surse regenerabile de energie a fost inegal la nivelul Uniunii Europene, acest tip de energie continund s reprezinte doar o mic parte din mixul energetic european dominat nc de petrol, gaze i crbune.

  • La nivel european sistemul de promovare a energiei din surse regenerabile vizeaz, n mod special, energia electric produs din energie eolian, energie solar, energie geotermal, biomas, energia valurilor, hidrogen produs din surse regenerabile, precum i energia electric produs n centrale hidroelectrice cu o putere instalat mai mic sau egal cu 10 MW.

    1.2 Contextul romanesc n Romnia principalele surse de energie regenerabil sunt:

    energia hidro asigur, n momentul de fa, cea mai mare parte a energiei regenerabile romneti;

    energia solar este cea mai sigur surs de energie regenerabil; energia eolian este utilizat pe teritoriul romnesc unde reprezint o soluie viabil

    pentru locaiile care nu beneficiaz n prezent de racordarea la reeaua naional de electricitate ns, din punct de vedere al costurilor, este mai scump dect energia solar;

    Figura 1 Harta potenialului eolian in Romnia

    biomas rezervele de biomas sunt reprezentate, n special, de deeurile de lemn, deeurile agricole, gunoiul menajer i culturile energetice, iar producerea de biomas nu reprezint doar o surs de energie regenerabil ci i o oportunitate pentru dezvoltarea rural durabil (la nivelul Uniunii Europene, 4% din necesarul de energie este asigurat de biomas, estimndu-se, n acelai timp, crearea a aproximativ 300.000 de noi locuri de munc n mediul rural ca urmare a exploatrii biomasei);

    energia geotermal poate fi exploatat n special n staiuni, un proiect PHARE a fost finalizat n acest scop la Climneti, Cozia i Cciulata nc din anul 1998.

    ncepnd cu 2013, la costurile energiei se vor aduga n proporie de 100% costurile emisiilor de CO2. Aceasta va duce la dublarea costurilor productorilor de energie electric pe crbune, cu implicaii asupra competitivitii n economia autohton. Pn n anul 2012 trebuie dezvoltate politicile publice sectoriale ce au rolul de a repoziiona economia prin prisma constrngerilor rezultate din pachetul legislativ cu privire la schimbrile climatice i energia regenerabil, precum i acele mecanisme de susinere a proiectelor menite s reduc emisiile de gaze cu efect de ser. Conform raportului pe anul 2010 al World Wind Energy Association, Romnia ocupa locul 23 in lume, respectiv locul 16 in Europa cu o capacitate totala instalata de 591 MW, din care 577 MW au fost adugai in ultimul an. Acelai raport situeaz Romnia pe locul 1 in lume in ceea ce privete creterea capacitii de producie cu 4121,4 %, locul al doilea fiind ocupat de Bulgaria cu o cretere de 112%. Raportul arata ca in principal noua tari pot fi vzute ca importante piee

  • de vnzare pentru turbinele eoliene, cu o capacitate intre 0,5-1,5 GW: Germania, Spania, India, Marea Britanie, Frana, Italia, Canada, Suedia si no