Vetar – alternativni izvor električne energije

• 1Ovo se svidja korisniku: E.L.I.T.E.
  
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Vetar predstavlja neiscrpan ekološki izvor energije čiji globalni potencijal višestruko prevazilazi svetske potrebe za električnom energijom.
Piše: Željko Đurišić, Elektrotehnički fakultet u Beogradu.




Globalni razvoj društva u budućnosti će u ogromnoj meri zavisiti od stanja u oblasti energetike. Problemi sa kojima se suočavaju u manjoj ili većoj meri sve zemlje sveta su povezani sa obezbeđivanjem energije i očuvanjem životne sredine. Eksplozija ljudske populacije na zemlji uzrokuje stalno povećanje potreba za energijom, naročito električnom energijom. Trend rasta potreba na globalnom nivou iznosi oko 2,8 % godišnje. Sa druge strane, trenutna struktura primarnih izvora električne energije ne može na globalnom nivou obezbediti takav trend povećanja proizvodnje električne energije. Razlog za to su aktuelni ekološki problemi direktno uzrokovani sagorevanjem fosilnih i nuklearnih goriva, na kojima se bazira sadašnja proizvodnja električne energije u svetu. Osim toga, postojeća dinamika kojom se eksploatišu fosilna goriva će u bliskoj budućnosti dovesti i do iscrpljenja njihovih rezervi.

Direktna posledica ovih oprečnih uslova proizvodnje i potrošnje je stalni porast cene električne energije, čime se, već na sadašnjem nivou, stvara ekološki i ekonomski opravdana potreba uključivanja alternativnih izvora u globalnu strategiju razvoja energetike. Ovakvi energetski tokovi su primorali visokorazvijene zemlje da ulažu ogroman kapital i angažuju veliki broj stručnjaka u razvoj sistema za korišćenje obnovljivih izvora električne energije (vetroelektrane, solarne elektrane, elektrane na biomasu i biogas, geotermalne elektrane, ...). Kao rezultat takvog ulaganja osvojena je tehnologija i razvijena industrija za tehnički pouzdanu konverziju nekih primarnih obnovljivih izvora. Osim toga, međunarodni protokoli i obaveze o smanjenju emisije CO2 (Kyoto protokol) i lokalni ekološki problemi primorali su Vlade mnogih zemalja da različitim subvencijama podstiču izgradnju ekološki čistih elektrana koje koriste obnovljive izvore. Ovakva politika dovela je do izuzetne popularizacije i fantastičnog trenda povećanja udela pojedinih obnovljivih izvora u ukupnoj proizvodnji električne energije. Od svih obnovljivih izvora najveću stopu razvoja u poslednje dve decenije ima vetroenergetika.

Vetar predstavlja neiscrpan ekološki izvor energije čiji globalni potencijal višestruko prevazilazi svetske potrebe za električnom energijom. Oko 2% dozračene sunčeve energije se pretvori u vetar. Korišćenje energije vetra u proizvodnji električne energije je počelo da se razvija tridesetih godina dvadesetog veka i tada je počela izgradnja prvih vetroelektrana – postrojenja za elektromehaničku konverziju energije vetra. Proizvodnja električne energije iz vetra u to vreme je bila neefikasna, nepouzdana i skupa. Sa razvojem velikih hidroelektrana i termoelektrana vetroelektrane su brzo pale u zaborav. Velika energetska kriza sedamdesetih godina prošlog veka, a kasnije i sve ozbiljniji globalni ekološki problemi su doveli do renesanse vetroelektrana. Danas vetroenergetika predstavlja granu energetike koja se najbrže razvija, kako u pogledu tehnologije, tako i u pogledu porasta instalisanih vetroelektrana u svetu. Najveći doprinos razvoju moderne vetroenergetike dala je Danska u kojoj je industrija vetrogeneratora postala jedna od vodećih industrija.

Tehnološki razvoj, politika podrške izgradnje obnovljivih izvora i brza izgradnja doprineli su naglom povećanju instalisanih vetroenergetskih proizvodnih kapaciteta u svetu. Oko 75% svih svetskih vetroelektrana je instalirano u zemljama Evropske Unije (EU). EU iz instaliranih 34 466 MW (decembar 2004.) podmiruje oko 3% ukupnih potreba za električnom energijom. Nemačka je vodeća zemlja po broju instalisanih vetroelektranasa ukupno 16 629MW vetrogeneratora, što je duplo više nego snaga svih elektrana u Srbiji. Najveći udeo vetroelektrana u proizvodnji električne energije ima Danska, koja iz 3 117 MW instalisanih vetroelektrana podmiruje preko 20% svojih potreba za električnom energijom.

Pretvaranje kinetičke energije vetra u mehaničku energiju obrtnog kretanja vrši se pomoću vetroturbine koja može imati različite konstrukcije. Teorijski stepen iskorišćenja vetroturbine je 59%, a praktično rade sa iskorišćenjem od 35 do 45%. Interesantno je da sličan stepen iskorišćenja imaju i parne turbine u termoelektranama i nuklearnim elektranama (tipično 30 do 40%), dok hidrauličke turbine, u hidroelektranama, imaju najveći stepen iskorišćenja od 80% do 95%. Moderni vetroagregati imaju vetroturbinu sa horizontalnom osovinom koja ima sistem za zakretanje osovine u horizontalnoj ravni za praćenje promene smera vetra. Vetroturbine mogu imati različit broj lopatica, ali se za veće snage najčešće koriste turbine sa tri lopatice. Prečnik vetroturbine zavisi od snage i kreće se od 1 m za snagu od 0,5 kW do 120 m za snagu od 5 MW. Vetroturbina se postavlja na vertikalni stub koji, u zavisnosti od njenog prečnika, može biti visok i preko 120 m. Turbina pokreće vetrogenerator koji može biti različite konstrukcije. Vetroturbina i vetrogenerator zajedno sa stubom na koji su postavljeni čine vetroagregat.


Vetroagregat sa modernom trokrakom vetroturbinom nominalne snage 1,3 MW


Dijapazon brzina vetra u kojem vetrogenerator generiše električnu energiju je tipično od 3 do 25 m/s, a maksimalnu (nominalnu) snagu postiže pri brzini vetra od 12 do 15 m/s. Za brzine vetra iznad 25 m/s vetroturbina se iz mehaničkih razloga zaustavlja. Pokazalo se da ekonomski nije isplativo projektovati vetroturbine za aktivan rad pri brzinama vetra većim od 25 m/s jer se takvi vetrovi relativno retko javljaju. Konstrukcija savremenog vetroagregata je projektovana da izdrži udare vetra i do 280 km/h.

Vetroagregati se grade na vetrovitim lokacijama na kojima je srednja godišnja brzina vetra veća od 6 m/s (na visini 50m iznad zemlje). Jedan vetroagregat snage 1MW može na ovakvoj lokaciji proizvesti oko 2000 MWh električne energije godišnje, što je dovoljno da podmiri potrebe oko 500 prosečnih četvoročlanih domaćinstava. Na pogodnim lokacijama se grupiše obično više vetroagregata koji čine vetroelektranu. Vetroelektrana može imati i nekoliko stotina vetroagregata i snagu preko 300 MW. Grade se na kopnu (onshore wind farm), ali i u priobalnom pojasu plitkih mora (offshore wind farm) gde duvaju jaki i stabilni vetrovi.

Vetroelektrana na moru i kopnu

Cena jenog vetroagregata snage 1MW je oko jedan milion eura, koliko košta i instalacija 1MW u prosečnoj termoelektrani na ugalj. Za razliku od termo i hidroelektrana vetroelektrane se grade veoma brzo -- za svega nekoliko meseci. Nemačka je, na primer, u poslednje četiri godine izgradila preko 8000 MW vetrogeneratora, što odgovara snazi svih hidro i termo elektrana u Srbiji. Vek trajanja vetroelektrane je oko 25 god. Ipak, cena proizvedene električne energije iz prosečnog vetroagregata je još uvek skuplja od cene kWh iz konvencionalnih eleketrana. Prosečan vetroagregat od 1MW instalisane snage proizvede električne energije na godišnjem nivou duplo manje nego 1MW instalisane snage u hidroelektrani, odnosno oko tri puta manje nego u prosečnoj termoelektrani i oko 3,5 puta manje nego ista instalisana snaga u nuklearnoj elektrani. Osim toga, proizvodnju vetroelektrane diktira vetar, dok u akumulacionim hidroelektranama upravljanje proizvodnjom se vrši na osnovu zahteva tržišta. Na primer, preko noći se puni akumulacija i proizvodnja drži na minimumu, a preko dana kada je 1kWh najskuplji elektrana radi punim kapacitetom i proizvodi najskuplju “struju” . Na jako vetrovitim lokacijama, čija je srednja godišnja brzina veća od 7m/s, vetroelektrane mogu biti i ekonomičnije od komercijalnih izvora ali su takve povoljne lokacije relativno retke. Smatra se da će vetroelektrane po ceni proizvedenog kWh biti u potpunosti konkurentne konvencionalnim izvorima kada se u cenu proizvodnje električne energije uključi i uticaj na životnu sredinu. Za proizvodnju 1kWh u prosečnoj termoelektrani na lignit se potroši oko 1,5 do 2 kg uglja pri čemu se u atmosferu oslobodi oko 1kg ugljen-dioksida (CO2) i oslobodi oko 2kWh toplotne energije koja se rasipa u okolinu i lokalno zagreva reku i atmosferu. CO2 je uz vodenu paru najveći uzročnik globalnog zagrevanja (efekta staklene bašte). Prema sporazumu iz Kjota svaki kilogram CO2 koji se emituje u atmosferu ima svoju cenu i ti takozvani eksterni troškovi mogu povećati troškove proizvodnje 1kWh električne energije u termoelektranama i do 200%.


Vetroelektrana Tauernwindpark u austijskim Alpima na nadmorskoj visini 1900 m


Razvoj tehnologije vetroelektrana je intenzivan u svim elementima. Pre svega je usmeren na dalje povećavanje snage koju daju pojedinačni vetroagregati. Na postojećem nivou komercijalno su dostupni vetroagregati snage do 5 MW, a do 2010. planira se razvoj vetroagregata snage 8 – 10 MW. Posebna pažnja se posvećuje daljem razvoju vetroagregata za rad u planinskim lokacijama sa otežanim klimatskim uslovima i turbulentnim vetrovima. Neki proizvođači već su uspešno instalirali komercijalne turbine za ekstremne planinske uslove.

U Srbiji i Crnoj Gori nije sprovedeno sistematsko istraživanje vetroenergetskog potencijala, ali na osnovu postojećih meteoroloških podataka i nekih pojedinačnih namenskih merenja se može zaključiti da postoje perspektivne lokacije sa značajnim vetroenergetskim potencijalom. To su pre svega južni Banat gde duva jak jugoistočni vetar (košava), Zlatibor, Kopaonik, Vlasina i Crnogorsko primorje.

U Crnoj Gori je krajem 2004. godine postavljen vetroagregat snage 500kW u mestu Vilusi u blizini Nikšića. U februaru 2005. ovaj vetroagregat je teško havarisan usled direktnog udara groma u lopaticu vetroturbine. Struja groma je otkinula jednu lopaticu i izazvala požar na instalaciji agregata.

Prognoze razvoja vetroenergetike su vrlo optimističke i u svim varijantama predstavljaju vetroelektrane kao vrlo bitan izvor električne energije u budućnosti. Takve prognoze su realne jer je vetar neiscrpan energent, a njegov potencijal višestruko prevazilazi globalne potrebe za električnom energijom. Ipak, vetar će, zbog svoje nepredvidive (stohastičke) prirode imati ograničen udeo u ukupnoj proizvodnji električne energije. Prema studiji izvodljivosti Wind Force 12, koju je finansirala i sprovela Evropska Unija, učešće vetroelektrana u globalnoj svetskoj proizvodnji električne energije u 2020. godini se procenjuje na 12%.
[Link mogu videti samo ulogovani korisnici]

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Hvala na opsirnom izlaganju ali steta nisam mogao procitati sve do kraja.Amolio bi ako neko zna gde se kod nas mogu kupiti .manji vetrogeneratori sa elisom do 1kw.Predivna tema ali i suvise malo znam o njoj kao da je kod nas u srbiji tabu tema. HVALA

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Možeš se ovde raspitati o cenama i ostali tehničkim problemima:

[Link mogu videti samo ulogovani korisnici]

[Link mogu videti samo ulogovani korisnici]