Šta je vetrogenerator? Vetrogenerator je uređaj koji pretvara kinetičku energiju vetra u električnu energiju. Propeleri vetrogeneratora naprave između 13 i 20 obrtaja u minuti, u zavisnosti od njihove tehnologije, konstantne ili promenljive brzine, gde se brzina rotora razlikuje u odnosu na brzinu vetra kako bi se postigla veća efikasnost.
Koji je prosečan radni vek vetrogeneratora? Vetrogeneratori imaju prosečan radni vek od preko 25 godina, iako je uobičajen kriterijum na koji se računa podešen na period od 20 godina. Rapidna evolucija ove tehnologije vodila je do produžene trajnosti vetrogeneratora.
Karakteristike vetrogeneratora – ukratko
Kako vetrogeneratori proizvode energiju? Funkcionisanje vetrogeneratora može biti objašnjeno u odnosu na funkcije sledećih faza rada:
- automatska orijentacija; vetrogenerator je automatski orijentisan kako bi maksimalno iskoristio kinetičku energiju vetra, od podataka registrovanih od strane propelera i anemometra koji su postavljeni na vrhu; trup okreće krunu koja se nalazi na kraju tornja;
- okretanje propelera; vetar okreće propelere, oni se kreću brzinom vetra od oko 3.5 m/s i daju maksimalnu snagu sa brzinom vetra od 11 m/s; sa jakim vetrovima (25 m/s), propeleri rotiraju oko sopstvenih osa tako da smanjuju otpornost i turbine usporavaju kako bi se sprečilo prekomerno napajanje;
- menjač; rotor (jedinica od tri propelera postavljena u čvorište) pretvara sporu osu koja je povezana sa menjačem koji menja brzinu od 13 do 1500 obrtaja po minuti;
- stvaranje električne energije; menjač prenosi energiju kroz brzu osu koja je priključena na generator, koji proizvodi struju;
- evakuacija; generisana energija prolazi kroz unutrašnjost kule do baze; odatle, energija prolazi preko podzemne linije do podstanice gde se njegov napon podiže kako bi ga ubacio u električnu mrežu i distribuirao do potrošača;
- monitoring; sve kritične funkcije vetrogeneratora nadgledaju se i prate iz podstanice i kontrolnog centra kako bi se otkrili i rešili svi incidenti.
Energija vetra
Šta je energija vetra? Energija vetra je energija koja se dobija od vetra. To je jedan od najstarijih eksploatisanih energetskih izvora i danas je najsavremenija i najefikasnija energija od svih obnovljivih izvora energije.
Kako radi energija vetra? Energija vetra se sastoji od pretvaranja energije proizvedene pokretom propelera vetrogeneratora koji pretvara vetar u električnu energiju.
Prednosti energije vetra
Energija vetra je izvor obnovljive energije. Ne kontaminira, neiscrpna je i smanjuje upotrebu fosilnih goriva koji su uzrok pojave efekta staklene bašte i globalnog zagrevanja. Pored toga, energija vetra je prirodna energija jer je dostupna praktično svuda na planeti, što doprinosi smanjenju uvoza energije, bogaćenju i lokalnom zapošljavanju.
Iz ovih razloga, proizvodnja električne energije kroz energiju vetra i njegova efikasna upotreba doprinosi održivom razvoju.
Energija vetra ne emituje toksične supstance ili kontaminante u vazduh, što može biti vrlo štetno za životnu sredinu i ljude. Toksične supstance mogu zakiseliti zemljište i vodene ekosisteme i korodirati zgrade. Zagađivači vazduha mogu pokrenuti bolesti srca, rak i bolesti respiratornih organa poput astme.
Energija vetra ne stvara otpad i ne zagađuje vodu što je izuzetno važan faktor s obzirom na oskudicu vode. Za razliku od fosilnih goriva i nuklearnih elektrana, energija vetra ima jedan od najmanjih tragova kada je u pitanju konzumacija vode, što ga čini ključnim za očuvanje hidroloških izvora.
Benefiti vetrogeneratora
- obnovljiva energija
- neiscrpna je
- nije zagađivač
- smanjuje upotrebu fosilnih goriva
- smanjuje uvoz energije
- potpomaže zapošljavanje na lokalnom nivou
- doprinosi održivom razvoju
Koliko se električne energije na celom svetu dobije pomoću vetrogeneratora?
Energija vetra trenutno snabdeva oko 2.5 % svetske potrošnje električne energije. Industrijske projekcije pokazuju da će se, uz podršku adekvatne politike, kapaciteti učetvorostručiti krajem ove decenije.
Koje države su lideri u implementaciji vetrogeneratora na globalnom nivou?
Vetrogeneratori i proizvodnja električne energije ovim putem, prisutni su u ukupno 79 zemalja; 24 od njih imaju instalirano više od 1000 megavata (MW). U smislu akumulacije megavata, pet glavnih tržišta su Kina, SAD, Nemačka, Španija i Indija.
Španija je jedan od pionira i lider u eksploataciji vetra za proizvodnju električne energije. Trideset godina nakon instalacije prvog vetrogeneratora u zemlji, Španija je postala prva zemlja na svetu u kojoj je energija vetra glavni izvor električne energije tokom cele godine (2013. sa 20.9 % ukupne proizvodnje). Na taj način se ona uspostavlja kao vodeća država u tehnološkim rešenjima koja omogućava integraciju energije vetra u mrežu. Sa skoro 23.000 MW instaliranih krajem 2013. godine, Španija je druga vodeća evropska država u oblasti korišćenja energije vetra i vetrogeneratora posle Nemačke (34.250 MW), a četvrta u svetu, nakon Kine (91.424 MW) i SAD-a (61.091 MW).
Od kada postoje vetrogeneratori?
Još u 19. veku, kada je otkriven elektromotor i električni generator, naučnici su krenuli da ispituju mogućnosti stvaranja električne energije korišćenjem vetra. Jedni od prvih oblika vetrogeneratora, ličili su na vetrenjače koje su imale i električni generator koji je služio da pretvori mehaničku energiju u električnu energiju.
Zapisani izvori govore da je prvi vetrogenerator nastao u Americi. Njega je napravio Čarls Bruš, 1888. godine u Klivlendu. Već 1908. godine, na američkom kontinentu je postavljeno 72 vetrogeneratora. Oni su imali snagu od 5 pa sve do 25 KW.
Mali vetrogeneratori su postojali na farmama i služili su da daju struju za domaćinstvo (mali potrošači).
Kada je počela prava elektifikacija u SAD-u, ovi vetrogeneratori su zapostavljeni jer je struja bila jeftina. Na evropskom kontinentu je elektifikacija bila centralizovana i pod vlašću države, pa su vetrogeneratori bili smatrani nepotrebnim i samo su se pojedini zaljubljenici bavili njima kao eksperimentima. Tako je bilo sve do 1973. godine.
Kada je 1973. godine nastupila prva naftna kriza, koja se sve više produbljivala, razvoj i proučavanje rada vetrogeneratora počinje da se uozbiljuje. Cena energije dobijene klasičnim putem iz izvora koji nisu obnovljivi, je počela da raste, dok je cena energije dobijene radom vetrogeneratora bila sve niža. Zbog toga je u periodu od 2000. godine, pa sve do 2007. god., ukupna količina električne energije porasla pet puta.
Kakve vrste vetrogeneratora postoje?
Prva vrsta vetrogeneratora koju ćemo predstaviti su vetrogeneratori sa vertikalnom osovinom. Osa rotacije njihovih propelera, odnosno turbine, je vertikalno postavljena. Ovakvi vetrogeneratori se lako izrađuju, izdržljive su, imaju značajno veliki obrtni momenat, lako se održavaju u odnosu na vetrogeneratore sa horizontalnom osovinom zbog toga što se njihov generator nalazi bliže tlu.
Ipak, vetrogenerator sa vertikalnom osovinom ima i neke mane i nedostatke. Na primer, on je manje efikasan od vetrogeneratora sa horizontalnom osovinom. Zatim, kod ovog vetrogeneratora je potreban mnogo veći stepen mehaničkog prenosa za proizvodnju električne energije zbog toga što je manja brzina rotacije.
Ovakvu vrstu vetrogeneratora više koriste amateri za svoje manje instalacije.
Druga vrsta vetrogeneratora su oni sa horizontalnom osovinom. To su, ujedno, i najrašireniji tipovi vetrogeneratora jer imaju veliku snagu. Oni služe da se postave na nešto veće visine jer su na većim visinama udari vetra brži. Efikasniji su od vetrogeneratora sa vertikalnom osovinom i mogu da menjaju tzv. napadni ugao elise. Na taj način se podiže efikasnost i lakše reguliše brzina.
Ono što je problematično kod ovakvih vetrogeneratora jeste to što su visoki tornjevi dosta skupi i to što se tokom rada dešavaju velike vibracije.
Ovakvi visoki stubovi se održavaju uz velike troškove, a problematično je i to što se generatorski sklop nalazi visoko. Kod ovakvih vetrogeneratora se mora stalno vršiti upravljanje i usmeravanje osovine.
Koji su delovi vetrogeneratora i njegove konstrukcije?
Vetrogenerator sa horizontalnom osovinom ima svoju noseću konstrukciju koja je u obliku stuba. Zatim je tu elisa ili propeler – ono što zovemo vetroturbinom; sistem za upravljanje rotorom, kočnica, mehanički prenos, sistem za električnu regulaciju, generator, sistem za okretanje. Pri dnu je veza sa električnom mrežom.
Kakva je mogućnost za korišćenje vetrogeneratora kod nas?
Snaga elektrana našeg elektroenergetskog sistema je oko 9 GW. Nešto više od polovine dolazi iz termoelektrana. Tokom 2005. godine, u Srbiji je proizvedeno nekih 40 TWh električne energije. Država se trudi da poveća energetsku efikasnost i da revitalizuje prenosne i proizvodne kapacitete, ali se u Elektroprivrednom sistemu Srbije još od 1997. godine pojavljuje stalni deficit. U zadnje vreme se električna energija uvozi iz inostranstva, a to je veoma skupo.
Istraživači smatraju da bi ovakva kriza mogla da se prebrodi tako što bi se kupili i montirali vetrogeneratori (nekih 2500 vetrogeneratora sa snagom od 1 MW). Naša zemlja ima potencijal korišćenja energije vetra u tehničkom smislu. Taj potencijal iznosi nekih 8 do 15 GW. Ovakav potencijal bi bio i više nego dovoljan da pokrije trenutne deficite. Potrošnja električne energije svakodnevno raste, a najveća potrošnja se dešava tokom zime. Upravo je zimski period idealan za ostvarivanje proizvodnje elektroenergije putem vetrogeneratora, pošto je snaga vetra veća u zimskim mesecima.
Koje su najidealnije lokacije za postavljanje vetrogeneratora kod nas?
Osobe koje se bave istraživanjima u vezi sa postavljanjem vetrogeneratora u Srbiji kažu da su najbolje lokacije za to sledeće:
- Vojvodina, odnosno Panonska nizija, koja obuhvata ravnicu površine od 2000 km2; u ovoj oblasti ima dosta vetra, putevi su asflatirani, infrastruktura je kompletna jer postoje veliki centri potrošnje električne energije; smatra se da bi se u Vojvodini moglo instalirati nekih 2000 MW proizvodnih kapaciteta;
- Vlasina, Rtanj, Ozren, Crni Vrh, Stara Planina, Deli Jovan, itd.; na ovim područjima su mesta gde je prosečna brzina vetra više od 6 m/s; i ova regija obuhvata površinu do 2000 km2, pa bi se i tu mogli postaviti vetrogeneratori i izvući snaga od 2000MW;
- Divčibare, Bjelasica, Kopaonik, Zlatibor, Žabljak su planinske regije u Srbiji i okruženju za koje se smatra da su pogodne za podizanje vetrogeneratora.
U Srbiji postoji, trenutno, tri vetroparka. Oni se nalaze kod Kule, Vršca i u Alibunaru, a počela je izgradnja još jednog u Alibunaru ove godine. Elektroprivreda Srbije je najavila još jedan projekat u Kostolcu. Smatra se da bi Srbija trebalo da dobije do kraja godine oko 250 MW dodatne energije.
Vetropark u Alibunaru, koji se zove Malibunar, podigla je kompanija Elisio iz Belgije. Oni su investirali 14 miliona evra za ovaj projekat. Vetroelektrana Malibunar proizvodi energiju koja je dovoljna da snabde 7200 domaćinstava. Važan je podatak da je na taj način smanjena emisija ugljen- dioksida za 16.000 tona za godinu dana. Drugi vetropark u istom mestu vredi oko 80 miliona evra.
Svi vetroparkovi daju energiju koja je dovoljna za snabdevanje 43.000 porodica.
Naša država je odobrila 500 MW energije vetra stranoj kompaniji Elisia, tako da će oni i dalje ulagati.
U planu je novih 38 vetrogeneratora koji treba da budu postavljeni u Kovačici, a u koje ulaže izraelski investitor, kao i vetrofarma blizu Pančeva, sa imenom Čibuk 1 koja treba da ima 57 turbina.
