Centrale eoliene de mica putere
Centrale eoliene de mica putere
CENTRALE EOLIENE DE MICA PUTERE
Christiana GOGESCU[footnoteRef:1] [1: Student: Christiana
Gogescu, Universitatea Politehnica Bucuresti, Facultatea de
Energetica, anul I, Grupa 2111, Seria C.]
Energia eolian este energia vntului, o form de energie
regenerabil. La nceput energia vntului era transformat n energie
mecanic. Ea a fost folosit de la nceputurile umanitii ca mijloc de
propulsie pe ap pentru diverse ambarcaiuni iar ceva mai trziu ca
energie pentru morile de vnt.
1. Introducere
Turbinele eoliene moderne transform energia vntului n energie
electric producnd ntre 50-60 KW (diametre de elice ncepnd cu
1m)-2-3MW putere (diametre de 60-100m), cele mai multe genernd ntre
500-1500 KW. Puterea vntului este folosit i n activiti recreative
precum windsurfing-ul. La sfritul anului 2010, capacitatea mondial
a generatoarelor eoliene era de 194 400 MW. Toate turbinele de pe
glob pot genera 430 Terawaior/an, echivalentul a 2,5% din consumul
mondial de energie. Industria vntului implic o circulaie a
mrfurilor de 40 miliarde euro i lucreaz n ea 670 000 persoane n
ntreaga lume.
rile cu cea mai mare capacitate instalat n ferme eoliene sunt
China, Statele Unite, Germania i Spania. La nceputul anului 2011,
ponderea energiei eoliene, n totalul consumului intern era de 24% n
Danemarca, 14% n Spania i Portugalia, circa 10% n Irlanda i
Germania, 5,3% la nivelul UE; procentul este de 3% n Romnia la
nceputul anului 2012. La aceeai dat n Romnia existau peste o mie de
turbine eoliene, jumtate dintre ele fiind n Dobrogea.
2. Continutul lucrarii
O turbina eoliana este un dispozitiv ce transforma miscarea
kinetica a palelor unei elice in energie mecanica. Daca aceasta
energie mecanica este apoi transformata in electricitate avem de-a
face cu un generator alimentat cu vant/convertor de energie
eoliana. Termenul care s-a improprietarit insa este turbina
eoliana.
Impropriu denumite, centralele eoliene sunt, ferme de turbine
eoliene, ce sunt conectate la reteaua de distributie a curentului.
In componenta unei centrale eoliene nu intra doar turbinele ci si
redresoare de curent, transformatoarele si corectoare ale
factorului de putere al curentului. In amplasarea centralelor
eoliene se tine cont de valoarea vantului in zona, pretul
terenului, impactul vizual si asupra structurilor din vecinatate si
apropierea de reteaua de distribuie a curentului.
3. Componenetele unei turbine eoliene
Diagrama care descrie partile componente a unei turbine.Sistemul
este compus din:1. Palele elicei2. Rotor3. Elice (Alinierea elicei
cu directia vantului)4. Dempfer 5. Axul elicei 6. Reglare rotatie
7. Generatorul electric8. Controller de viteza a vintului9.
Anemomentru10. Paleta anemometrului 11. NacelaContine generatorul
electric asigurand si o protectie mecanica12. Axul motorului13.
Sistemul de rotatie a pilonului
14. Motor de rotatie a pilonului 15. Pilon (turn fix sau stilp
cu ancore) Asigura strucura de sustinere si rezistenta a asamblului
superior.
Fig.1
4. Tipuri de turbine eoliene
Turbine cu axa orizontala rotorul si generatorul de curent sunt
pozitionate in varful turnului si trebuie aliniate pe directia
vantului. Turbinele mici sunt orientate cu ajutorul unei aripioare,
iar cele mari folosesc senzori si servomotoare pentru a se alinia
pe directia vantului. Majoritatea turbinelor cu axa orizontala au
si o cutie de viteze care transforma miscarea de rotatie lenta a
palelor intr-una mai rapida, necesara pentru a creste eficienta
generatorului de curent.Deoarece turnul produce turbulente
aerodinamice in urma sa rotorul turbinei este pozitionat in fata.
Palele turbinei sunt rezistente pentru a nu fi indoite si impinse
in turnul pe care sunt instalate de vanturile puternice. In plus
palele sunt departate de turn si usor inclinate.
Exista si turbine cu axa orizontale cu rotorul plasat in spatele
turnului. Astfel de turbine au avantajul ca palele elicei se pot
indoi, reducand suprafata care se opune vantului la viteze mari si
nici nu trebuie orientate in directia vantului, acest lucru
facandu-se automat datorita constructiei. Din cauza turbulentelor
insa majoritatea turbinelor cu axa orizontala au rotorul plasat in
fata turnului.
Turbine cu axa verticala generatorul si toate componentele mai
sofisticate sunt plasate la baza turnului, usurand astfel
instalarea si mentenanta. Principalele tipuri sunt: Darrieus,
Gorlov, Giromill si Savonius.
5. Modul de functionare a unei turbine
Sistemul se bazeaza pe un principiu simplu. Vantul pune in
miscare palele care la randul lor actioneaza generatorul electric.
Sistemul mecanic are in componenta si un multiplicator de viteza
care actioneza direct axul central al generatorului electric.
Curentul electric obtinut este, fie transmis spre imagazinare in
baterii si folosit apoi cu ajutorul unui invertor DC-AC in cazul
turbinelor de mica capacitate , fie livrat direct retelei de curent
alternativ ( AC) spre distribuitori. Principiu de functionare al
unei eoliene in mod autoconsum:O tensiune trifazata de amplitudine
si de frecventa variabila iese din eoliana
(generatorul).-Redresorul transforma aceasta tensiune in curent
continuu stocat in baterii.-Bateriile sunt legate in serie intr un
dulap de baterii.-Curentul continuu este transformat in curent
alternativ 230 V AC monofazat, de onduleur, este curentul utilizat
pentru aparaatele casnice. Selectorul de sursa permite alegerea
modului de alimentare cu energie electrica a unei case alimentarii
unei case cu electricitate eoliana, respectiv electricitate de la
furnizor; Trecerea se va face automat intre cele 2 moduri de
alimentare in functie de nivelul de curent stocat in baterii. Un
sistem modern ce alimenteaza o locuinta folosind energie eoliana
functioneaza dupa urmatorul principiu: o turbine este instalata in
varful unui turn inalt (pentru a avea acces direct la curentii de
aer, fara interferente din partea cladirilor de la sol), colecteaza
energie kinetica de la vant, pe care o transforma in electricitate
folosind un sistem de conversie. O locuinta tipica este deservita
de o turbina eoliana si de un furnizor de electricitate local. Daca
viteza vantului este mai mica decat o valoare constructiva de la
care turbina eoliana produce curent atunci locuinta este alimentata
de la reteaua electrica. Pe masura ce viteza vantului creste,
energia electrica furnizata de turbina eoliana alimenteaza
locuinta. Daca nu exista consumatori pentru aceasta energie ea este
introdusa in reteaua electrica si vanduta furnizorului local. In
situatia in care nu exista un furnizor local de electricitate sau
nu se poate introduce curentul produs de turbina eoliana in reteaua
electrica exista optiunea inmagazinarii curentului suplimenta in
baterii pentru utilizarea ulterioara. Bateriile (de 12V, 24V, 48V
etc) sunt conectate la un inversor care transforma curentul la
voltajul electronicelor si electrocasnicelor din casa, adica 220V.
In functie de complexitatea sistemului mai putem adauga un
controller, un contor (pentru a vedea productia instantanee de
curent sau productia pe o perioada predefinita) si un circuit ce
intrerupe transferul de curent de la turbina cand bateriile sunt
pline si nu exista consum in locuinta. In zonele cu vanturi
puternice este necesar si un sistem de oprire a turbinei, pentru a
preveni deteriorarea acesteia.
6. Concluzii
Vntul este rezultatul activitii energetice a soarelui i se
formeaz datorit nclzirii neuniforme a suprafeei Pmntului. Micarea
maselor de aer se formeaz datorit temperaturilor diferite a dou
puncte de pe glob, avnd direcia de la punctul cald spre cel rece.
Fiecare or pmntul primete 1014 kWh de energie solar. Circa 1-2% din
energia solar se transform n energie eolian. Acest indiciu ntrece
de 5-10 ori cantitatea energiei transformat n biomas de ctre toate
plantele Pmntului. Omenirea utilizeaz energia eolian pe parcursul a
ctorva milenii. Vntul impunea s lucreze morile de vnt, mica
corbiile cu pnze. Energia cinetic a vntului a fost i este accesibil
practic n toate prile pmntului. Este atractiv i din punct de vedere
ecologic - nu produce emisii n atmosfer, nu formeaz deeuri
radioactive.Ca surs energetic primar vntul nu cost nimic. De
asemenea aceast poate fi utilizat decentralizat - este o alternativ
bun pentru localitile mici aflate departe de sursele
tradiionale.
Puterea turbinei in Wati este data formula
unde: - randamentul turbinei (functie de design ,maxim 0,59 data
de legea Betz); - raza turbinei; - viteza vantului; - 3.14; -
densitatea aerului.
Energia eoliana este sursa de energie care creste ca aport
procentual cel mai mult. Pe ultimii zece ani vorbim de o medie de
aproximativ 29% crestere anuala (anul 2005 a inregistrat o crestere
record de 43%), mult peste 2.5% pentru carbune, 1.8% pentru energie
nucleara, 2.5% pentru gaz natural si 1.7% pentru petrol. Datorita
iminentei crize a combustibililor si efectelor alarmante ale
incalzirii globale este de asteptat ca aceste cifre sa creasca in
cazul energiei eoliene. Europa este continentul care produce cea
mai mare cantitate de energie folosind puterea vantului.
Fig.2
Pentru anul 2010, World Wide Energy Association se asteapta ca
la nivel mondial sa se produca 160 GW de electricitate folosind
energie eoliana. Tara cu cel mai mare procent de electricitate
provenit din energie eoliana este Danemarca, cu aproximativ 20%,
iar tara care produce cea mai mare cantitate de energie este
Germania, cu 38.5 TWh in 2007. Pe continentul nord american
lucrurile se misca mai greu, dar se misca in directia corecta,
statele din SUA ce produc cantitati insemnate de curent folosind
energia eoliana fiind Texas si California. Pe locul patru la nivel
mondial se situeaza India cu 6270 MW in 2006. India este totodata
si unul dintre cei mai mari producatori de turbine eoliene.
Dezvoltarea tehnologica a turbinelor va duce la scaderea
costurilor de producere a curentului provenit din energie eoliana,
acesta fiind principalul factor motivant pentru folosirea unei
surse de energie alternative. In 2006 in SUA costului unui megawatt
de electricitate produs din energie eoliana se ridica la 55.8$, mai
mare decat cei 53.1$ pentru un megawatt produs in carbune si 52.5$
pentru un megawatt produs din gaze naturale. Printre avantajele
turbinelor eoliene se numara costurile de intretinere relativ
scazute si costul marginal scazut.
BIBLIOGRAFIE
[1] ^ Energia eolian, agir.ro
[2] ^ Jurnalul.ro, China a devenit lider mondial la energia
eolian, autor Daniel Ionacu, 11 aprilie 2011
[3]^ Energie eolian, America, lider la energia eolian, 4 mai
2009
[4]^ Americanii se tem c vin chinezii i le fur vntul, 20
decembrie 2010, 07:47
[5]^ [http://www.cbsnews.com/2100-503023_162-5358287.html CBS
NEWS, World's Largest Wind Farm Churns in Texas], 28 aprilie, 2010
12:47 PM
[6]^ Geographia, Blogul Revistei Geographia, Energia alternativ,
Moldovan Carmin
