ENERGETYKA WIATROWA

Wykonał: Adam Wojtaś, ETI III, Gr. A

Problemy Współczesnej Techniki

Plan prezentacji

pojęcie elektrowni wiatrowej, historia energetyki wiatrowej, możliwości wykorzystywania energetyki

wiatrowej w Polsce, elektrownie wiatrowe dziś, wady i zalety energii wiatrowej,

Elektrownia wiatrowa

Elektrownia wiatrowa – zespół urządzeń produkujących energię elektryczną, wykorzystujących do tego turbiny wiatrowe. Energia elektryczna uzyskana z wiatru jest uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa.

Historia energetyki wiatrowej

Nie wiemy dokładnie, kiedy człowiek po raz pierwszy ujarzmił wiatr, ale wiemy na pewno - dzięki freskom zachowanym w grobowcach faraonów - że Egipcjanie już 5000 lat p.n.e wykorzystywali energię wiatru do napędzania swoich łodzi.Jedną z najczęściej wykorzystywanych energii odnawialnych od zawsze była energia wiatrowa. Wiatraki od najdawniejszych lat służyły ludziom do pompowania wody i mielenia ziarna.

Historia energetyki wiatrowej – C.D

Pierwsze urządzenia, które można nazwać wiatrakami używane były do pompowania wody. W ten sposób wiatr wykorzystywały starożytne cywilizacje dalekiego wschodu. W Indiach 400 lat p.n.e. powstał pierwszy opis zastosowania wiatraka do transportowania wody, a 200 lat p.n.e w Chinach stosowano wiatraki w kształcie kołowrotów do nawadniania pól uprawnych. Wiatraki do mielenia ziarna powstały nieco później. Za ich wynalazców uznaje się Persów, a pierwszą udokumentowaną wzmiankę o wiatrakach odnotowano w roku 644 n.e. W przeciwieństwie do konstrukcji, które rozpowszechniły się później w Europie, perskie wiatraki miały skrzydła poruszające się w płaszczyźnie poziomej na pionowym wale. Z Persji wiatraki rozprzestrzeniły się na Bliski Wschód i w XI wieku ich zastosowanie było powszechne. Wykorzystanie maszyn napędzanych wiatrem do rozdrabiania ziarna zostało zaobserwowane przez krzyżowców i kupców - a następnie przeniesione do Europy.

Historia wiatraków w PolsceW naszym kraju pierwsze wiatraki zwane koźlakami powstały w Wielkopolsce i na Kujawach już w pierwszej połowie XIV wieku. Powszechne ich zastosowanie przypadło jednak na wiek XV. Koźlaki zwane także wiatrakami kozłowymi posiadały specyfikę swojej budowy - miały zdolność do obrotu łącznie ze skrzydłami wokół pionowego słupa zwanego sztembrem.Wiatraki holenderskie od XVIII wieku pojawiły się w głównie na zachodnich i północnych częściach Polski.W roku 1942 oszacowano, że w Polsce pracuje około 6360 wiatraków. Pierwsza nowoczesna turbina wiatrowa firmy Nordtank o mocy 150kW powstała w Polsce w województwie pomorskim w Lisewie w roku 1991. Użytkownikiem elektrowni jest Elektrownia Żarnowiec.

Wiatrak typu koźlak w Lednogórze.

Historia energetyki wiatrowej - EuropaPierwsze wiatraki europejskie pojawiły się we Francji na początku XII wieku, a od wieku XIII upowszechniły się w Europie. Pierwotnie wiatrak był drewnianą "budką", którą obracano wokół centralnie usytuowanego słupa, tak aby ustawić skrzydła na wiatr. Rewolucji w konstrukcji wiatraków dokonali Holendrzy, którzy wprowadzili konstrukcje czteroskrzydłowe. Wiatrak zwany później w Europie "holendrem" posiadał trwałą konstrukcję ścian i ruchomą bryłę dachu na podstawie kołowej, która mogła obracać się wokół, tak aby skrzydła ustawiały się zawsze w kierunku prostopadłym do kierunku wiatru.

Historia energetyki wiatrowej – C.DW roku 1888 Charles F. Brush zbudował w Stanach Zjednoczonych pierwszą samoczynnie działającą siłownię wiatrową o mocy 12kW produkującą energię elektryczną. Konstrukcja Amerykanina miała 17m średnicy i posiadała 144 drewniane łopaty, dostarczała przez okres około 20 lat energii do ładowania akumulatorów. Na świecie w tym samym czasie wielu konstruktorów oraz zwykłych pasjonatów pracowało nad konstrukcją przydomowej turbiny wiatrowej, już wtedy szukano także sposobu na komercyjne wykorzystanie energii wiatru.

Możliwości wykorzystania energetyki wiatrowej w Polsce

Elektrownie wiatrowe w Polsce

Średnioroczna prędkość wiatru w [m/s]

Porównanie z Europą – Klasy wiatru

Rozwój i stan obecny energetyki wiatrowej w Polsce.

Od kilku lat możemy zaobserwować rozwój rynku elektrowni wiatrowych w Polsce. Początki tego rozwoju sięgają początkom lat 90, kiedy to wybudowano w 1991 roku pierwszą elektrownie wiatrową w Lisewie. Kolejnymi inwestycjami na pomorzu była elektrownia w Swarzewie. W grudniu 1993 roku nowosądecka firma Nowomag uruchomiła pierwszy polski prototyp elektrowni wiatrowej na stanowisku testowym na górze Polom w Rytrze. Pierwsza w Polsce farma wiatrowa powstała w roku 1999 w miejscowości Cisowo koło Darłowa. Farma liczy 5 elektrowni wiatrowych o łącznej mocy 660 kW. W roku 2001 w tym samym miejscu wybudowano kolejne 9 elektrowni. Jedną z największych w Polsce inwestycji jeśli chodzi o energetykę wiatrową była budowa w 2002 r. parku wiatrowego (Zagórze) liczącego 15 elektrowni o mocy 2MW każda. W miejscowości Tymień wybudowano park wiatrowy o łącznej mocy 50 MW. Obecnie największą farma wiatrowa w Polsce jest Elektrownia Wiatrowa Margonin, składająca się z 60 wiatraków o łącznej mocy 120 MW, co pozwala zaspokoić potrzeby energetyczne 90 tys. gospodarstw domowych. W porównaniu z innymi państwami UE mającymi zbliżone do naszych warunki wiatrowe Polska niestety jest daleko w tyle. W roku 2004 na terenie naszego kraju pracowało ponad 60 elektrowni wiatrowych włączonych w krajowy system elektroenergetyczny (KSE), a łączna ich moc zainstalowana wynosiła 63 MW (dane EWEA). Dla porównania Niemcy w tym samym czasie mają w krajowym systemie energetycznym ponad 12 000 MW mocy z energetyki wiatrowej.

Elektrownie wiatrowe dziś Energetyka wiatrowa jest dzisiaj najszybciej rozwijającym się

sposobem niekonwencjonalnego pozyskiwania energii. W 2007 roku zainstalowana moc sięgała 94GW. Produkcja energii wiatrowej stale rośnie. W okresie 9 lat, od 1997 do 2006 wzrosła 10-krotnie. W samych Niemczech wytwarza się ok.40% globalnej produkcji. Kiedyś była ona tylko doraźny środkiem pozyskiwania energii, dzisiaj pokłada się w niej coraz to większe nadzieje. Rozwój odnawialnych źródeł energii jest istotnym elementem strategii bezpieczeństwa energetycznego i działań na rzecz utrzymania w warunkach obecnych klimatu. Elektrownie nie są już budowane jedynie na lądzie. Farmy wiatrowe stawia się również na morzach, płyciznach i w deltach rzek. Siła wiatru nad morzem jest większa, a co za tym idzie moc elektrowni wzrasta. Ponadto elektrownie wiatrowe nabywają innej, nowej formy. Generatory „przydomowe” sprzedawane są w supermarketach budowlanych. Pozwalają one na dostarczenie energii mieszkaniom, domostwom.

Elektrownie wiatrowe na lądzie i wodzie

BUDOWA WSPÓŁCZEŚNIE UŻYWANEGO WIATRAKA / TURBINY

Współczesna elektrownia wiatrowa wykorzystywana na lądzie składa się z wieży o wysokości od 78 do 105m oraz trzech łopat o długości ok. 40-45m. Zatem turbina ze śmigłem w stanie wzniesienia ma łączną wysokość ok. 150m.

Szczegóły budowy klasycznej turbiny:

Elektrownia wiatrowa Vestas V80 (2 MW)

1) sterownik piasty2) cylinder systemu sterowania

łopatami3) oś główna 4) chłodnica oleju 5) skrzynia przekładniowa 6) sterownik VIP z konwerterem7) hamulec postojowy 8) dźwig serwisowy 9) transformator 10) piasta wirnika 11) łożysko łopaty12) łopata 13) układ blokowania wirnika14) układ hydrauliczny 15) tarcza hydraulicznego układu

hamowania wirnika16) pierścień układu kierunkowania17) rama 18) koła zębate układu kierunkowania 19) generator 20) chłodnica generatora.

Zalety energetyki wiatrowej

Brak zanieczyszczeń środowiska.

Energetyka wiatrowa jest technologią bezemisyjną – brak emisji gazów cieplarnianych tj. dwutlenku węgla, tlenków siarki czy tlenków azotu, brak emisji pyłów.

Przy wytwarzaniu energii z wiatru brak jest odpadów stałych i gazowych, nie występuje degradacja i zanieczyszczanie gleby, brak degradacji terenu oraz strat w obiegu wody.

Wykorzystanie odnawialnego, niewyczerpalnego źródła energii, oszczędność paliw, procesu ich wydobywania i transportu.

Teren w bezpośrednim sąsiedztwie może być w pełni wykorzystywany do celów rolniczych.

Wykorzystanie wiatru nie wymaga dużych powierzchni, elektrownie wiatrowe na lądzie mogą współistnieć z rolniczym wykorzystaniem gruntu, zajmując jedynie niewielką powierzchnię pod fundamenty urządzeń i drogi serwisowe.

Stały koszt jednostkowy uzyskiwanej energii oraz wzrastająca konkurencyjność ekonomiczna w stosunku do konwencjonalnych źródeł energii.

Zalety C.D. Brak kosztów paliwa (źródło

pozbawione ryzyka wahań cen paliw, pozwalające na wyeliminowanie wpływu wahań cen paliw na gospodarkę).

Minimalne straty przesyłu - siłownie wiatrowe mogą być budowane bezpośrednio u użytkownika lub w miejscach odległych, wymagających w przypadku energetyki konwencjonalnej specjalnych przyłączeń do sieci.

Prosta obsługa, krótki czas montażu, niskie koszty obsługi i eksploatacji.

Rozwój Energetyki wiatrowej przyczynia się do tworzenia nowych miejsc pracy. Obecnie, w Europie sektor ten zapewnia ponad 150 tys. pełno-etatowych stanowisk pracy (średnio, piętnaście pełno-etatowych miejsc pracy przypada na 1 MW mocy zainstalowanej w ciągu roku). Według prognozy EWEA zatrudnienie w sektorze energetyki wiatrowej w UE w 2020 roku wzrośnie do ponad 350 tys. miejsc pracy. W Polsce, w sektorze energetyki wiatrowej według szacunków PSEW z końcem 2008 roku zatrudnionych było ponad 2000 osób.

Wady energetyki wiatrowej Wysokie koszty inwestycji:

Zmienność mocy w czasie - wytwarzana moc zależna jest, niestety, od siły wiatru, na którą człowiek nie ma wpływu.

Możliwość zakłócenia sygnału TV i radiowego.

Wady C.D.

Hałas Zagrożenie dla ptaków -

według najnowszych badań możliwość kolizji nie jest większa niż w przypadku linii wysokiego napięcia energetyki tradycyjnej.

Wady C.D. Zmiany krajobrazu:

są to obiekty bardzo wysokie; w zgrupowaniach, ze względu na odległości miedzy

poszczególnymi siłowniami wynoszące minimum 400 m, tworzą „przesłonę" krajobrazowa na różnych poziomach;

maja relatywnie kontrastowy kolor w stosunku do tła bezchmurnego nieba , powierzchni ziemi z różnymi formami jej użytkowania;

śmigła przez znaczny czas są w ruchu co zwraca uwagę i „przykuwa" wzrok;

ruchome śmigła powodują okresowo refleksy świetlne - przy określonym położeniu Słońca i śmigieł w warunkach bezchmurnej pogody;

konstrukcje siłowni rzucają okresowo cień, zależny od wysokości Słońca;

elektrownie nie są widoczne w nocy (tylko jedna czerwona lampa na szczycie wieży).

Literatura:

"Energia & Przemysł" - marzec 2007 "Nowy Przemysł" na podstawie EWEA (European Wind

Energy Association) „Raport o światowym rynku energii 2005. Czynniki

decydujące o cenach energii” http://www.dzienwiatru.eu/ciekawe-artykuy/34-ciekawe-

artykuy/57-historia-energetyki-wiatrowej.html http://ziemianarozdrozu.pl/encyklopedia/56/energetyka-

wiatrowa/ http://www.elektrownie.tanio.net/ http://www.elektrownie-wiatrowe.org.pl/

energetyka_wiatrowa.htm

KONIEC