Centrale Eoliene

108
Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene” Cuprins Capitolul I: Introducere ………………………………..pag 2 Capitolul II: Proiectarea centralei eoliene - Partea mecanică …………………………………………..…...pag 37 Capitolul III: Proiectarea centralei eoliene - Partea electrică................................... ..................................pag 64 Capitolul IV: Caracteristici generale ale centralelor eoliene moderne...................................... .....................pag 70 -2007- 1

Transcript of Centrale Eoliene

Page 1: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Cuprins

Capitolul I: Introducere ………………………………..pag 2

Capitolul II: Proiectarea centralei eoliene - Partea

mecanică …………………………………………..…...pag 37

Capitolul III: Proiectarea centralei eoliene - Partea

electrică.....................................................................pag 64

Capitolul IV: Caracteristici generale ale centralelor

eoliene moderne...........................................................pag 70

Capitolul V: Dificultăţi legate de valorificarea energiei

eoliene...............................................................................pag 76

Capitolul VI: Concluzii..............................................pag 82

Bibliografie……………………………………………...pag 84

-2007-

1

Page 2: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Capitolul I: Introducere

Energia eoliană este o sursă de energie regenerabilă

generată din puterea vântului. Vânturile sunt formate din cauză că

soarele nu încălzeşte Pământul uniform, fapt care creează mişcări de aer.

Energia cinetică din vânt poate fi folosită pentru a roti nişte turbine, care

sunt capabile de a genera electricitate. Unele turbine pot produce 5 MW,

deşi aceasta necesită o viteză a vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20

de kilometri pe oră. Puţine zone pe pământ au aceste viteze ale vântului,

dar vânturi mai puternice se pot găsi la altitudini mai mare şi în zone

oceanice.

Energia eoliană este folosită extensiv în ziua de astăzi, şi

turbine noi de vânt se construiesc în toată lumea, energia eoliană fiind

sursa de energie cu cea mai rapidă creştere în ultimii ani. Majoritatea

turbinelor produc energie peste 25% din timp, acest procent crescând

iarna, când vânturile sunt mai puternice.

-2007-

2

Page 3: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

La sfârşitul anului 2006, capacitatea mondială a

generatoarelor eoliene era de 73904 MW, acestea producând ceva mai

mult de 1% din necesarul mondial de energie electrică.

Deşi încă o sursă relativ minoră de energie electrică pentru

majoritatea ţărilor, producţia energiei eoliene a crescut practic de cinci ori

între 1999 şi 2006, ajungându-se ca, în unele ţări, ponderea energiei

eoliene în consumul total de energie să fie semnificativ: Danemarca

(23%), Spania (8%), Germania (6%).

Se crede că potenţialul tehnic mondial al energiei eoliene

poate să asigure de cinci ori mai multă energie decât este consumată

acum. Acest nivel de exploatare ar necesita 12,7% din suprafaţă

Pământul (excluzând oceanele) să fie acoperite de parcuri de turbine,

presupunând că terenul ar fi acoperit cu 6 turbine mari de vânt pe

kilometru pătrat. Aceste cifre nu iau în considerare îmbunătăţirea

randamentului turbinelor şi a soluţiilor tehnice utilizate.

1.1 Istoricul eolienelor

Energia eoliană este una din cele mai vechi surse de energie

nepoluantă. Drept sursă energetică vântul este cunoscut omenirii de 10

mii de ani. încă de la orizontul civilizaţiei energia vântului se utiliza în

navigaţia maritimă. Se presupune că egiptenii străvechi mergeau cu

pânze cu 5.000 ani în urmă. În jurul anului 700 pe teritoriul Afganistanului

se utilizau maşini eoliene cu axă verticală de rotaţie se utilizau pentru

măcinarea grăunţelor. Cunoscutele instalaţii eoliene (mori cu elicele

conectate la turn) asigurau funcţionarea unor sisteme de irigare pe insula

Creta din Marea Mediterană. Morile pentru măcinarea boabelor, care

funcţionau pe baza vântului, sunt una din cele mai mari performanţe a

secolelor medii. în sec. XIV olandezii au îmbunătăţit modelul morilor de

vânt, răspândite în Orientul Mijlociu, şi au început utilizarea largă a

instalaţiilor eoliene la măcinarea boabelor, aşadar moara de vânt este

strămoşul generatoarelor eoliene.

-2007-

3

Page 4: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Moara de Vânt

Mai târziu, morile se orientau după direcţia vântului şi au fost

puse pânze pentru a capta mai bine energia vântului.

Moară de vânt cu pânze din zona etnografică Dobrogea de sud

(sursa: www.cimec.ro)

Prima moară de vânt cu pale profilate a apărut în secolul

doisprezece. Chiar dacă era foarte simplă, este totuşi vorba de prima

-2007-

4

Page 5: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

cercetare aerodinamică a palelor. Acestea au fost utilizate în principal

pentru pomparea apei sau pentru măcinarea grâului.

În perioada Renaşterii, inventatori celebrii ca Leonardo da

Vinci s-au interesat foarte intens de morile de vânt, ceea ce a condus la

numeroase inovaţii. De atunci, morile s-au înmulţit în Europa.

Revoluţia industrială a oferit un nou început pentru morile de

vânt, prin apariţia de noi materiale. în consecinţă, utilizarea metalului a

permis modificare formei turnului şi creşterea considerabilă a maşinilor pe

care le numim pe scurt "eoliene" (Fig. 3).

Eoliana moderna

(sursa http://www.babilim.co.uk/)

1.2 Importanţa Eolienelor

Energia de origine eoliană face parte din energiile

regenerabile, aceasta este o sursă de energie reînnoibilă generată din

puterea vântului. Energia eoliană este atractivă atât din punct de vedere

ecologic - nu produce emisii în atmosferă, nu formează deşeuri

radioactive, cât şi din punct de vedere economic - ca sursă energetică

primară vântul nu costă nimic.

-2007-

5

Page 6: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Noile cerinţe în domeniul dezvoltării durabile au determinat

statele lumii să îşi pună problema metodelor de producere a energiei şi

să crească cota de energie produsă pe baza energiilor regenerabile.

Protocolul de la Kyoto angajează statele semnatare să reducă emisiile de

gaze cu efect de seră. Acest acord a determinat adoptarea unor politici

naţionale de dezvoltare a eolienelor şi a altor surse ce nu degajă bioxid

de carbon.

Trei factori au determinat ca soluţia eolienelor să devină mai

competitivă:

• noile cunoştinţe şi dezvoltarea electronicii de putere;

• ameliorarea performanţelor aerodinamice în conceperea turbinelor

eoliene;

• finanţarea naţională pentru implantarea de noi eoliene.

În prezent, pe plan mondial, ponderea energiilor regenerabile

în producerea energiei electrice, este scăzută. Se poate spune că

potenţialul diferitelor filiere de energii regenerabile, este sub-exploatat.

Totuşi, ameliorările tehnologice au favorizat instalarea de generatoare

eoliene ,într-un ritm permanent crescător în ultimii ani, cu o evoluţie

exponenţială, având o rată de creştere de 25% în 2003.

-2007-

6

Page 7: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Evolutia puterii instalate pe plan mondial 1995-2006 [MW]

Sursa: EWEA (European Wind Energy Association)

Filiera eoliană este destul de dezvoltată în Europa, deţinând poziţia de

lider în topul energiilor regenerabile. Acest tip de energie regenerabilă

asigură necesarul de energie electrică pentru 10 milioane de locuitori.

Dealtfel, 90 % din producătorii de eoliene de medie şi mare putere, se află în

Europa.

-2007-

7

Page 8: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Capacitate Totală MWProcent din piaţa

mondială

Germania 20,622 27.8%Spaina 11,615 15.6%Statele Unite ale Americii 11,603 15.6%India 6,27 8.4%Danemarca 3,136 4.2%China 2,604 3.5%Itala 2,123 2.9%Regatul Unit la Marii Britanii 1,963 2.6%Portugalia 1,716 2.3%Franţa 1,567 2.1%Top 10 -Total 63,217 85.2%Restul Lumii 11,004 14.8%Total Mondial 74,221

-2007-

8

Page 9: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Repartiţia în Europa a energiei electrice produse pe baza

eolienelor, arată diferenţe între state. Germania este liderul pe piaţa

europeană, în ciuda unei încetiniri în 2003 a instalărilor. Spania, pe poziţia a

doua, continuă să instaleze intensiv parcuri eoliene. Danemarca este pe a

treia poziţie, având dezvoltate eoliene offshore şi trecând la modernizarea

eolienelor mai vechi de 10 ani.

Costurile şi eficienţa unui proiect eolian trebuie să ţină seama atât

de preţul eolienei, cât de cele ale instalării şi întreţinerii acesteia, precum şi

de cel al vânzării energiei. O eoliană este scumpă. Trebuiesc realizate

încă progrese economice pentru a se putea asigura resursele dezvoltării

eolienelor. Se estimează că instalarea unui kW eolian, costă aproximativ

1000 euro. Progresele tehnologice şi producţia în creştere de eoliene din

ultimii ani permit reducerea constantă a preţului estimat Preţul unui kWh

depinde de preţul instalării eolienei, ca şi de cantitatea de energie

produsă anual. Acest preţ variază în funcţie de locaţie şi scade pe

măsura dezvoltării tehnologie.

În Germania şi Danemarca, investitorii sunt fie mari grupuri

industriale, fie particulari sau agricultori. Această particularitate tinde să

implice populaţia în dezvoltarea eolienelor. Energia eoliană este

percepută ca o cale de diversificare a producţiei agricole. în Danemarca,

100 000 de familii deţin acţiuni în energia eoliană. Filiera eoliană a

permis, de asemenea, crearea de locuri de muncă în diverse sectoare, ca

cele de producere a eolienelor şi a componentelor acestora, instalării

eolienelor, exploatării şi întreţinerii, precum şi în domeniul cercetării şi

dezvoltării. Se înregistrează peste 15 000 de angajaţi în Danemarca şi 30

000 în Germania, direct sau indirect implicaţi în filiera eoliană.

Energia eoliană este considerată ca una din opţiunile cele mai

durabile dintre variantele viitorului, resursele vântului fiind imense. Se

estimează că energia eoliană recuperabilă la nivel mondial se situează la

aproximativ 53 000 TWh (TerraWattoră), ceea ce reprezintă de 4 ori mai

mult decât consumul mondial actual de electricitate.

-2007-

9

Page 10: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

În Europa, potenţialul este suficient pentru asigurarea a cel

puţin 20% din necesarul de energie electrică până în 2020, mai ales dacă

se ia în considerare noul potenţial offshore.

Energia produsă de parcurile eoliene din ţările membre U.E. până la sfarşitul anului 2006 [MW]

Ţările memebre U.E.Total energie produsă la sfârşitul anului 2005

[MW]

Energie produsă în anul 2006 [MW]

Total energie produsă la sfârşitul anului 2006

[MW]

Austria 819 145,6 965Belgia 167,4 26,3 193Bulgaria 10 22 32Cipru 0 0 0Cehia 28 22 50Danemarca 3128 11,5 3136Estonia 32 0 32Finlanda 82 4 86Franta 757 810 1567Germania 18414,9 2233,1 20622Grecia 573,3 172,5 746Ungaria 17,5 43,4 61Irlanda 495,5 249,9 745Itala 1718 417 2123Letonia 27 0 27Lituania 6,4 49,05 55,5Luxemburg 35,3 0 35Malta 0 0 0Olanda 1219 356 1560Polonia 83 69,3 152,5Portugalia 1,022 694,4 1716Romania* 1,69 1,3 3Slovacia 5 0 5Slovenia 0 0 0Spania 10028 1587,16 11615Suedia 509,5 62,15 572Regatul Unit al Marii Britanii

1332 634,4 1963

Total [MW] 39490,512 7611,06 48062

-2007-

10

Page 11: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

-2007-

11

Page 12: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

1.3 Factorii care recomandă utilizarea Eolienelor în România

Energia eoliană este folosită destul de extensiv în ziua de astăzi,

iar turbine noi de vânt se construiesc în toată lumea, energia eoliană fiind

sursa de energie cu cea mai rapidă creştere în ultimii ani. Capacitatea totală

mondială a turbinelor de vânt este 74,221MW. Majoritatea turbinelor produc

energie 25% din timp, acest număr crescând iarna, când vânturile sunt mai

puternice. Se crede că potenţialul tehnic mondial a energiei eoliene poate să

asigure de cinci ori mai multă energie decât este consumată acum.

Potenţialul eolian major este observat pe litoralurile marine, pe

ridicaturi şi în munţi. Dar există multe alte teritorii cu un potenţial eolian

necesar pentru utilizare. Ca sursă energetică vântul poate fi mai greu de

calculat spre deosebire de soare, dar în anumite perioade prezenţa vântului

se observă pe parcursul întregii zile. Asupra resurselor eoliene influenţează

relieful pământului şi prezenţa barierelor (obstacolelor) plasate la înălţimi de

până la 100 metri. De aceea vântul, într-o mai mare măsură, depinde de

condiţiile locale (relief) decât de soare. în localităţile montane, spre exemplu,

două suprafeţe pot avea potenţial solar egal, însă potenţialul vântului poate

fi diferit datorită diferenţei în relief şi direcţiile curenţilor maselor de aer. în

legătură cu aceasta planificarea locului pentru plasarea instalaţiei se petrece

mai detaliat decât montarea unui sistem solar.

Energia vântului de asemenea este supusă schimbărilor

sezoniere a timpului. Lucrul unei asemenea instalaţii este mai efectiv iarna şi

mai puţin efectiv în lunile de vară (în cazul sistemelor solare situaţia este

inversă). De exemplu în condiţiile climaterice din Danemarca sistemele

fotoelectrice sunt efective la 18% în ianuarie şi la 100% în iulie. Eficacitatea

lucrului staţiei eoliene este de 55% în iulie şi 100% în ianuarie. Astfel,

varianta optimă este combinarea într-un sistem a instalaţiilor eoliene şi

solare. Asemenea sisteme simbiotice asigură o productivitate a energiei

-2007-

12

Page 13: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

electrice mai înalt în comparaţie cu instalaţiile eoliene sau fotoelectrice, luate

aparte.

Articolul "Evaluation of Global Wind Power", de Cristina L. Archer

şi Mark Z. Jacobson (Stanford University) este rezultatul unui studiu finanţat

de NASA şi finalizat de curând. Harta resurselor de vânt a fost realizată prin

urmărirea a 8000 de puncte de măsurare din întreaga lume, inclusiv

România. 13 % din punctele de pe hartă sunt încadrate în clasa 3 (vânt de

6.9-7.5 m/s) şi doar-câteva au fost încadrate în clase mai mari. România se

află în zona de resurse de până la 5.9 m/s, ca majoritatea celorlalte zone,

însă cu un potenţial suficient de important pentru a susţine o politică de

promovare a sistemelor eoliene.

Capacitatea potenţială însumată global în domeniul energiei

eoliene este de 72 Terrawatts.

Ne aflăm destul de departe de U.E. în domeniul energiei curate.

în Europa există 48,062MW instalaţi în turbine eoliene, care produc

aproximativ 70 TWh, în timp ce în România sunt în funcţiune 1,3MW. Doar

-2007-

13

Page 14: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Parcul Industrial de la Ploieşti beneficiază de energie electrică furnizată de

turbina eoliană cu putere de 660 kW amplasată în apropiere. Aceasta a fost

pornită, pe 17 aprilie, la opt km de Ploieşti, la Crângul lui Bot. Această

instalaţie va produce energie electrică pentru firmele din cadrul Parcului

Industrial Ploieşti (PIP). Investiţia a costat aproximativ 700.000 de euro, la

care s-au adăugat cheltuielile legate de montajul centralei. Zona a fost

identificată de meteorologi drept prielnică pentru o asemenea investiţie.

Pentru ca centrala să poată funcţiona este nevoie ca ea să fie amplasată

într-o zonă unde bate vântul constant. Viteza minimă a vântului care

determină punerea în mişcare a centralei este de 3,5m/s. în zona parcului

industrial viteza medie a vântului calculată de meteorologi este de 7 m/s.

Această viteză medie asigură funcţionarea centralei la 85-90% din

capacitate. Dacă viteza vântului depăşeşte 25m/s, centrala se opreşte

automat pentru a nu fi dereglată de furtuni sau alte fenomene meteorologice.

Centrala eoliană are o putere instalată de 660 kW şi produce un curent

electric de 690 V, care intră în sistemul naţional la 20 kV. Este de tip V66

Vestas şi a fost proiectată de firma Asja Ambiente din Italia. Componentele

sunt producţie marca Vestas din Danemarca. Instalaţia are o înălţime de 79

metri, din care 55 metri are turnul de susţinere. în vârful turnului se află

nacela cu toată instalaţia şi palele care se rotesc. Greutatea turnului este de

52 tone, nacela cântăreşte 23 tone, iar palele doar 7 tone. Montajul

instalaţiei s-a efectuat cu trei macarale şi a început în seara zilei de 22

noiembrie, fiind terminat în seara de 26 noiembrie. La începutul anului 2004,

între 5 şi 25 ianuarie, a avut loc pregătirea personalului care se va ocupa de

întreţinerea centralei. Este vorba doar de doi electricieni şi un mecanic, care

vor fi instruiţi de specialişti din Italia. Centrala este automată şi din această

cauză necesită un număr mic de persoane care să se ocupe de întreţinerea

şi funcţionarea ei. Ea este comandată de un calculator situat la o distanţă de

50 metri, care orientează nacela după direcţia vântului. Timp de şase luni se

-2007-

14

Page 15: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

vor efectua experimente pentru ca specialiştii români să se familiarizeze cu

noua centrală şi să vadă care sunt performanţele acesteia. Instalaţia va fi

legată Ia sistemului energetic al parcului, care asigură iluminatul public şi

necesarul de energie electrică pentru firmele din parc.

Conducerea Parcului are în plan instalarea a încă două centrale

eoliene asemănătoare. Prima, care le precede pe cele două, este de putere

medie şi se pretează cel mai bine pentru harta vânturilor din acea zonă. în

proiect se mai află montarea a 10 centrale pe Valea Doftanei, care vor

asigura energia electrică pentru populaţie. Costurile cu producerea energiei

electrice cu ajutorul centralelor eoliene sunt situate la 75% din costurile

necesare pentru producerea de curent electric prin metodele convenţionale.

întreţinerea instalaţiilor nu costă prea mult (în jur de 4.500 euro), iar

consumabilele trebuie schimbate o data la doi ani. Până în 2007 se

intenţionează ca 8% din energia produsă în ţară să fie asigurată prin

sistemele neconvenţionale. Procentul este mult mai mare în ţări ca

Germania 22% şi Danemarca 31%.

O firmă germană intenţionează să construiască în judeţul

Suceava 25-30 de centrale eoliene, cu o putere nominală de 800-900 de KW

fiecare. Din primele analize, vântul bate cum trebuie, aşa că zona s-ar putea

transforma într-o mică Olanda.

Firma germană „West Wind" este una dintre cele mai importante

firme din lume care se ocupă cu proiectarea şi construcţia de centrale

eoliene, fiind de asemenea şi cea care vinde produsul finit, adică energia

electrică. în total, firma are aproximativ 16.000 de asemenea centrale în

întreaga lume, deţinând, de exemplu, 50% din numărul total de astfel de

centrale existente în Olanda, ţara cu tradiţie în producerea energiei eoliene.

Conform specialiştilor germani, condiţiile existente în Munţii Călimani sunt

propice pentru instalarea de centrale eoliene medii, iar o asemenea unitate

costă 300.000 de euro. Ei au mai precizat că pentru fiecare centrală eoliană

-2007-

15

Page 16: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

în parte investiţia se amortizează de regulă în aproximativ doi ani, dar acest

lucru variază în funcţie de clienţii pe care firma îi găseşte pentru a cumpăra

energia electrică produsă.

În România funcţionează o singură centrală eoliană în judeţul

Prahova, lângă Ploieşti. Au fost făcute studii de fezabilitate pentru

construirea de centrale eoliene cu rezultate favorabile la Panciu, în judeţul

Vrancea, şi în Constanţa, potrivit MEC. Printre proiectele privind energia

regenerabilă, cele mai importante sunt cele care vizează litoralul Mării

Negre.

Modalitate de apreciere a vitezei vântului pe baza observaţiei directe

Grade Beaufort

DescriereViteza

vântului (m/s)

Observaţii

-2007-

16

Page 17: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

0 Staţionar 0 Frunzele nu se mişcă; fumul se înalţă vertical

1 Calm 1-1.5 Frunzele nu se mişcă; fumul deviază puţin de la traseul vertical

2Vânt

perceptibil2-3 Frunzele se mişcă; steagurile flutură încet

3 Vânt usor 3-5.5Frunzele şi rămurelele copacilor în mişcare continuă, de mică

amplitudine

4Vânt

moderat6-8

Frunzele şi rămurelele copacilor în mişcare continuă, de amplitudine mai mare sau variabilă

5Vant

semnificativ8.5-10 Ramurile mici ale copacilor se mişcă; steagurile flutură

6Vânt

puternic11-14 Ramurile mici se indoaie; steagurile flutură şi se răsucesc

7Vânt foarte

puternic14.5-17 Crengile se mişcă; steagurile se mişcă cu zgomot (pocnesc)

8Vânt extrem de puternic

17.5-20 Copacii se mişcă de la rădăcină (foarte evident la plopi, ulmi)

9Început de

furtună21-24 Ramurile se rup din copaci.

10 Furtună 24.5-28Crengi întregi se rup din copaci; ţigla sau şindrila zboară de pe

acoperiş

11 Furtună 29-32 Unii copaci sunt doborâţi; încep să apară daune ale locuinţelor

12 Uragan 33+ Daune extinse (copaci, case).

-2007-

17

Page 18: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

-2007-

18

Page 19: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

-2007-

19

Page 20: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

1.4 Principiul de funcţionare al eolienelor şi tipuri de instalaţii

Energia de origine eoliană face parte din energiile regenerabile.

Aero-generatorul utilizează energia cinetică a vântului pentru a antrena arborele

rotorului său: aceasta este transformată în energie mecanică, care la rândul ei

este transformată în energie electrică de către generatorul cuplat mecanic la

turbina eoliană. Acest cuplaj mecanic se poate face fie direct, dacă turbina şi

generatorul au viteze de acelaşi ordin de mărime, fie se poate realiza prin

intermediul unui multiplicator de viteză. În sfârşit, există mai multe posibilităţi

de a utiliza energia electrică produsă: fie este stocată în acumulatori, fie este

-2007-

20

Page 21: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

distribuită prin intermediul unei reţele electrice, fie sunt alimentate sarcini izolate.

Sitemele eoliene de convesie au şi pierderi. Astfel, se poate menţiona un

randament de ordinul a 59 % pentru rotorul eolienei, 96% al multiplcatorului.

Trebuie luate în considerare, de asemenea, pierderile generatorului şi ale

eventualelor sisteme de conversie.

Tipuri de instalări

O eoliană ocupă o suprafaţă mică

pe sol. Acesta este un foarte mare avantaj,

deoarece perturbă puţin locaţia unde este

instalată, permiţând menţinerea activităţilor

industriale sau agricole din apropiere. Se pot

întâlni eoliene numite individuale, instalate în

locaţii izolate. Eoliana nu este racordată la

reţea, nu este conectată cu alte eoliene. În

caz contrar, eolienele sunt grupate sub forma

unor ferme eoliene. Instalările se pot face pe

sol, sau, din ce în ce mai mult, în largul mărilor, sub forma unor ferme eoliene

offshore, în cazul cărora prezenţa vântului este mai regulată. Acest tip de

instalare reduce dezavantajul sonor şi ameliorează estetica.

-2007-

21

Page 22: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Ferma eoliană offshore de la Middelgrunden (Danemarca) (Sursa: http://www.apab.org/fr/page.php?id_rubrique=3&id_sous_rubrique=23)

Orientarea axului

Există mai multe tipuri de eoliene. Se disting însă două mari

familii: eoliane cu ax vertical şi eoliene cu ax orizontal.

Indiferent de orientarea axului, rolul lor este de a genera un cuplu

motor pentru a antrena generatorul.

Eoliene cu ax vertical

Pilonii eolienelor cu ax vertical sunt de talie mică, având înălţimea

de 0,1 - 0,5 din înălţimea rotorului. Aceasta permite amplasarea întregului

echipament de conversie a energiei (multiplicator, generator) la piciorul

eolienei, facilitând astfel operaţiunile de întreţinere. În plus, nu este necesară

utilizae unui dispozitiv de orientare a rotorului, ca în cazul eolienelor cu ax

orizontal. Totuşi, vântul are intensitate redusă la nivelul solului, ceea ce

determină un randament redus al eolienei, aceasta fiind supusă şi

turbulenţelor de vânt. În plus, aceste eoliene trebuiesc antrenate pentru a

-2007-

22

Page 23: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

porni, pilonul este supus unor solicitări mecanice importante. Din acest

motive, în prezent, constructorii de eoliene s-au orientat cu precădere către

eolienele cu ax orizontal.

Cele mai răspândite două structuri de eoliene cu ax vertical se

bazează pe principiul tracţiunii diferenţiale sau a variaţiei periodice a

incidenţei:

•  Rotorul lui Savonius în cazul căruia, funcţionarea se bazează

pe principiul tracţiunii diferenţiale. Eforturile exercitate de vânt asupra

fiecăreia din feţele uni corp curbat au intensităţi diferite. Rezultă un cuplu

care determină rotirea ansamblului.

Schema de principiu a rotorului lui Savonius

Schema rotorului lui Savonius

(Sursa: http://muextension.missouri.edu/explore/agguides/agengin/g01981.htm)

-2007-

23

Page 24: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

•  Rotorul lui Darrieus se bazează pe principiul variaţiei

periodice a incidenţei. Un profil plasat într-un curent de aer, în funcţie de

diferitele unghiuri, este supus unor forţe ale căror intensitate şi direcţie sunt

diferite. Rezultanta acestor forţe determină apariţia unui cuplu motor care

roteşte dispozitivul.

Imaginea unei eoliene Darrieus

(Sursa: http://www.jura.ch/lcp/forum/energies/vent.html)

 

Schema rotorului lui Darrieus

(Sursa: http://muextension.missouri.edu/explore/agguides/agengin/g01981.htm)

-2007-

24

Page 25: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Eoliene cu ax orizontal

Funcţionarea eolienelor cu ax orizontal se bazează pe principiul

morilor de vânt. Cel mai adesea, rotorul acestor eoliene are trei pale cu un

anumit profil aerodinamic, deoarece astfel se obţine un bun compromis între

coeficientul de putere, cost şi viteza de rotaţie a captorului eolian, ca şi o

ameliorare a aspectului estetic, faţă de rotorul cu două pale.

Eolienele cu ax orizontal sunt cele mai utilizate, deoarece

randamentul lor aerodinamic este superior celui al eolienelor cu ax vertical,

sunt mai puţin supuse unor solicitări mecanice importante şi au un cost mai

scăzut.

Imaginea unei eoliene cu ax orizontal şi a unei mori de vânt

(Sursa: http://www.diebrennstoffzelle.de/alternativen/wind/index.shtml)

Există două categorii de eoliene cu ax orizontal:

-2007-

25

Page 26: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

•  Amonte: vântul suflă pe faţa palelor, faţă de direcţia nacelei.

Palele sunt rigide, iar rotorul este orientat, cu ajutorul unui dispozitiv, după

direcţia vântului.

Schema unei eoliene cu ax orizontal amonte

•  Aval: vântul suflă pe spatele palelor, faţă de nacelă. Rotorul

este flexibil şi se auto-orientează.

-2007-

26

Page 27: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Schema unei eoliene cu ax orizontal aval

Dispunerea amonte a turbinei este cea mai utilizată, deoarece

este mai simplă şi dă cele mai bune rezultate la puteri mari: nu are suprafeţe

de direcţionare, eforturile de manevrare sunt mai reduse şi are o stabilitate

mai bună.Palele eolienelor cu ax orizontal trebuiesc totdeauna, orientate în

funcţie de direcţia şi forţa văntului. Pentru aceasta, există dipozitive de

orientare a nacelei pe direcţia vântului şi de orientare a palelor, în funcţie de

intensitatea acestuia.În prezent, eolienele cu ax orizontal cu rotorul de tip

elice, prezintă cel mai ridicat interes pentru producerea de energie electrică

la scară industrială.

1.5 Componentele clasice ale unei eoliene

Diagrama turbina eoliana descrie parţile componente sistemului

Sistemul este compus din:

-2007-

27

Page 28: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

 1. Pale- Forma şi concepşia lor este esenşiala pentru a asigura forşa de

rotaţie necesară. Acest design este propriu fiecărui tip de generator electric.

 2. Nacela- Conţine generatorul electric asigurând şi o protecţie mecanică 

 3. Pilon- Asigură strucura de susţinere şi rezistenţă a asamblului superior.

 4. Fundaţie- Asigură rezistenţa mecanică a generatorului eolian.

-2007-

28

Page 29: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

-2007-

29

Page 30: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Palele sau captorul de energie sunt realizate dintr-un amestec

de fibră de sticlă şi materiale compozite. Ele au rolul de a capta energia

vântului şi de a transfera rotorului turbinei, profilul lor este rodul unor studii

aerodinamice complexe, de el depinzând randamentul turbinei.

Lăţimea palelor determină cuplul de pornire, care va fi cu atât mai

mare cu cât palele sunt mai late. Profilul depinde de cuplul dorit

înfuncţionare.

Numărul de pale depinde de eoliană. În prezent, sistemul cu trei

pale este cel mai utilizat, deoarece asigură limitarea vibraţiilor, a zgomotului

şi a oboselii rotorului, faţă de sistemele mono-pală sau bi-pală. Coeficientul

de putere este cu 10 % mai mare pentru sistemul bi-pală faţă de cel mono-

pală, iar creşterea este de 3% între sistemul cu trei pale faţă de două pale.

în plus, este un compromis bun între cost şi viteza de rotaţie a captorului

eolian şi avantaje din punct de vedere estetic pentru sistemul cu trei pale,

faţă de cel cu două pale.

-2007-

30

Page 31: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Butucul este prevăzut cu un sistem pasiv (aerodinamic), activ

(hidraulic) sau mixt (active stall) care permite orientarea palelor pentru

controlul vitezei de rotaţie a turbinei eoliene (priza de vânt).

• Controlul activ se face prin motoare hidraulice, acestea sunt

numite şi "pitch control". Acest sistem asigură modificarea unghiului de

incidenţă a palelor pentru a valorifica la maximum vântul instantaneu şi

pentru a limita puterea în cazul în care vântul depăşeşte viteza nominală. în

general, sistemul roteşte palele în jurul propriilor axe (mişcare de pivotare),

cu câteva grade, în funcţie de viteza vântului, astfel încât palele să fie

poziţionate în permanenţă sub un unghi optim în raport cu viteza vântului,

astfel încât să se obţină în orice moment puterea maximă. Sistemul permite

limitarea puterii în cazul unui vânt puternic (la limită, în caz de furtună,

trecerea palelor în "drapel").

• Controlul aerodinamic pasiv este numit şi "stall control", Palele

eolienei sunt fixe în raport cu butucul turbinei. Ele sunt concepute special

pentru a permite deblocarea în cazul unui vânt puternic. Deblocarea este

progresivă, până cînd vântul atinge viteza critică. Acest tip de control este

utilizat de cea mai mare parte a eolienelor, deoarece are avantajul că nu

necesită piese mobile şi sisteme de comandă în rotorul turbinei.

• Ultimul tip de control, vizează utilizarea avantajelor controlului

-2007-

31

Page 32: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

pasiv şi al celui activ, pentru a controla mai precis conversia în energie

electrică. Acest sistem este numit control activ cu deblocare aerodinamică,

sau "active stall". El este utilizat pentru eolienele de foarte mare putere.

Sistemul de răcire este atât pentru multiplicatorul de viteză ce

transmite eforturile mecanice între cei doi abori, cât şi pentru generator. Ele

sunt constituite din radiatoare de apă sau ulei şi ventilatoare. Răcirea cu ulei

este utilizată pentru multiplicatoare.

Multiplicatorul mecanic de viteză permite transformarea puterii

mecanice, caracterizată de cuplu mare şi viteză mică specifică turbinei

eoliene, în putere de viteză mai ridicată, dar cuplu mai mic. Aceasta

deoarece viteza turbinei eoliene este prea mică, iar cuplul prea mare, pentru

a fi aplicate direct generatorului. Multiplicatorul asigură conexiunea între

arborele primar (al turbîei eoliene) şi arborele secundar (al generatorului).

Există mai multe tipuri de multiplicatoare, cum ar fi:

• Multiplicatorul cu una sau mai multe trepte de roţi dinţate, care

permite transformarea mişcării mecanice de la 19-30 rot/min la 1500 rot/min.

Axele de rotaţie ale roţilor dinţate sunt fixe în raport cu carcasa.

• Multiplicatorul cu sistem planetar, care permite obţinerea unor

rapoarte de transmisie mari, într-un volum mic. în cazul acestora, axele

-2007-

32

Page 33: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

roţilor numite sateliţi nu sunt fixe fată de carcasă, ci se rotesc fată de

celelalte roti.

Există şi posibilitatea antrenării directe a generatorului, fără

utilizarea unui multiplicator.

Arborele generatorului sau arborele secundar antrenează

generatorul electric, sincron sau asincron, ce are una sau două perechi de

poli. El este echipat cu o frână mecanică cu disc (dispozitiv de securitate),

care limitează viteza de rotaţie în cazul unui vânt violent. Pot exista şi alte

dispozitive de securitate.

Dispozitivele de măsurare a vântului sunt de două tipuri: o

giruetă pentru evaluarea direcţiei şi un anemometru pentru măsurare vitezei.

Informaţiile sunt transmise sistemului numeric de comandă, care realizează

reglajele în mod automat.

-2007-

33

Page 34: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Generatorul electric asigură producerea energiei electrice.

Puterea sa atinge 4,5 MW pentru cele mai mari eoliene. în prezent se

desfăşoară cercetări pentru realizarea unor eoliene de putere mai mare (5

MW). Generatorul poate fi de curent continuu sau de curent alternativ.

Datorită preţului şi randamentului, se utilizează, aproape în totalitate,

generatoare de curent alternativ. Generatoarele de curent alternativ pot fi

sincrone sau asincrone, funcţionând la viteză fixă sau variabilă.

Conectarea directă la reţea este realizată prin conectarea directă la

reţeaua de curent alternativ trifazat.

Conectarea indirectă se realizează prin trecerea curentului de la

turbină printr-o serie de componente electrice care îl ajustează astfel încât

să îndeplinească cerinţele reţelei electrice la care este conectat. Cu un

generator asincron, această cerinţă este îndeplinită automat

Generatorul asincron sau maşina asincronă (MAS) este frecvent

utilizată, deoarece ea poate suporta uşoare variaţii de viteză, ceea ce

constituie un avantaj major pentru aplicaţiile eoliene, în cazul cărora viteza

vântului poate evolua rapid, mai ales pe durata rafalelor. Acestea determină

solicitări mecanice importante, care sunt mai reduse în cazul utilizării unui

generator asincron, decât în cazul generatorului sincron, care funcţionează

în mod normal, la viteză fixă. Maşina asincronă este însă puţin utilizată

-2007-

34

Page 35: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

pentru eoliene izolate, deoarece necesită baterii de condensatoare care să

asigure energia reactivă necesară magnetizării. Aceasta poate fi:

-Cu rotor bobinat. înfăşurările rotorice, conectate în stea, sunt

legate la un sistem de inele şi, perii ce asigură accesul la înfăşurări, pentru

conectarea unui convertor static în cazul comenzii prin rotor (maşina

asincronă dublu alimentată - MADA).

-În scurt-circuit. Rotorul este construit din bare ce sunt

scurtcircuitate la capete prin intermdiul unor inele. înfăşurările rotorice nu

sunt accesibile.

Sistemul electronic de control a funcţionării generale a eolienei

şi a mecanismului de orientare. El asigură pornirea eolienei, reglarea

înclinării palelor, frânarea, ca şi orientarea nacelei în raport cu vântul.

Sistemul de orientare a nacelei este constituit dintr-o coroană

dinţată (cremalieră) echipată cu un motor. El asigură orientare eolienei şi

"blocarea" acesteia pe axa vântului, cu ajutorul unei frâne.

Pilonul este, în general, un tub de oţel şi un turn metalic. El

susţine turbina eoliană şi nacela. Alegerea înălţimi este importantă,

deoarece trebuie realizat un bun compromis între preţul de construcţie şi

-2007-

35

Page 36: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

expunerea dorită la vânt. în consecinţă, odată cu creşterea înălţimii, creşte

viteza vântului, dar şi preţul. în general, înălţimea pilonului este puţin mai

mare decât diametrul palelor. înălţimea eolienelor este cuprinsă între 40 şi

80 de metri. Prin interiorul pilonului trec cablurile care asigură conectarea la

reţeaua electrică.

-2007-

36

Page 37: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Capitolul II: Proiectarea centralei eoliene Partea mecanică

Centrala eoliană este amplasată într-o zonă deluroasă unde vântul

bate cam 4000 de ore pe an şi viteza medie anuală este de 5-6 m/s. Astfel la

aceasta viteza a vântului, o turbină eoliană va avea o turaţie cuprinsă între

25-35 de rotaţii pe secundă.

Pentru a determina ce putere electrica trebuie să producă turbina

este recomandata inlocuirea tuturor consumatorilor traditionali, cu altii

identici dar mult mai eficienti din punct de vedere al consumului de

energie. Primul pas trebuie facut prin determinarea consumului şi a

consumatorilor.

Tabel Consumatori Casnici

ComponentePutere

[W]Cantitate

[buc]Functionare

[ore / zi]Cunsum

[kWh / luna]IluminatFlourescent 13 15 3 15ElectrocasniceMixer 300 2 0,5 9Uscator 1000 4 0,5 60Ventilator 50 3 1 18Uscator haine (electric) 1000 1 2 210Cafetiera 1000 1 1 30Maşina spălat vase (uscare) 700 1 0,5 10,5Fier de călcat 1000 1 1 30Cuptor cu microunde 1500 2 1 90Aragaz electric mare 2100 1 3 189Frigider(nou, economic) 200 2 5 60Aspirator (manual) 100 1 2 6Maşina de spălat (ax orizontal) 250 1 2 15Jacuzzi 750 1 2 15ClimatizareAer condiţionat (centrala) 3500 1 3 323ComunicatiiTV color 25" 150 5 3 67,5AC stereo/home cinema 500 2 1 30Desktop Computer 300 2 1 72Imprim. Inkjet 35 1 1 1,05Antena Satelit 30 1 4 3,6

Categorie consumator kWh/ luna Procent

-2007-

37

Page 38: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Iluminat 15 1%Electrocasnice 680 52%Climatizare 323 25%Comunicaţii 156 12%Energie de Rezervă 125 10%Altele 10 1%Total 1309 100%

-2007-

38

Page 39: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Schema de principiu a Centralei Eoliene

2.1. Predimensionarea arborelui de intrare

-2007-

39

Page 40: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

2.1.1 Calculul puterii electrice necesare la ieşirea din turbină

2.1.2 Calculul mometului de torsiune

nt- turaţia turbinei nt=30 [rot/min]

2.1.3 Predimensionarea arborelui de intrare din condiţia de rezistenţă la

răsucire

Arborele este confecţionat din Otel Aliat marca 40Cr11 cu τc=520 [Mpa]

-2007-

40

Page 41: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Marca

oţeluluiSTAS

Duritatea

[HB]

Rm

[Mpa]

σc

[MPa]τc

Rezistenţa la oboseală[MPa]

încovoiere

σ-1

tracţiune

σ-1t

răsucire

τ-1

40Cr11 791-80 235 1000 800

500410 300

2.2. Proiectarea multiplicatorului armonic

2.2.1 Predimensionarea elementului elastic din condiţia de rezistenţă la

oboseală

1. Numerul de dinţi al roţii elsatice, respectiv al roţii rigide ze, zr

2. Coeficientul diferentei numerelor de dinti:

-2007-

41

Page 42: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

3. Numarul undelor de deformatie

4. Diametrul interior al cilindrului elementului elastic

5. Rezistenţa la oboseală a materialului roţii elastice (34MoCr11) σ-1=520

[Mpa]

6. Modulul de elasticitate longitudinal al materialului roţii elastice E=2·105

[Mpa]

7. Coeficienţii de lăţime, de grosime ai roţii elastice:

8. Coeficientul de influenţă a dintelui, Yz=1,5;

9. Coeficentul de siguranţă la oboseală, respectiv de concentrare a

tensiunilor cσ=1,7; kσ=2

10. Grosimea obadei roţii elastice

11. Modulul roţii dinţate,

-2007-

42

Page 43: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

2.2.2 Calculul elementelor geometrice ale roţii elastice

1. Diametrul de picior al roţii elastice

2. Numarul de dinţi ai sculei cuţit roata cu care se prelucrează roata elastică,

z0=144

3. Diametrul de cap al sculei cuţit roată, da0=41,25mm

4. Distanţa tehnologică între axe la prelucrarea roţii elastice,

-2007-

43

Page 44: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

5. Unghiul de antrenare al angrenajului tehnologic la prelucrarea roţii dintaţe

elastice,

6. Coeficienţii de deplasare ai profilului roţii sculă, respectiv ai roţii elastice

x01,xe

2.3 Determinarea mărimii deformaţiei iniţiale, wn0

1. Diametrul interior al rulmentului, d=40-0,012mm

Diametrul exterior al rulmentului, D=52-0,013mm

Diametrul bilei rulmentului, Dw=3,969mm

Diametrul caii de rulare a inelului exterior, dce

Diametrul caii de rulare a inelului interior, dci

-2007-

44

Page 45: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Raza plan transversal a căii de rulare a inelului exterior

Raza plan transversal a căii de rulare a inelului interior

2. Jocul radial în rulment, δ1=0,02mm

3. Jocul maxim la montaj al deformatorului cu roată elastică

4. Forţa pe cea mai încărcată bilă a rulmentului

5. Diametrul de divizare al roţii elastice

6. Unghiurile de contact ale căilor de rulare ale rulemntului,

-2007-

45

Page 46: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

7. Deformaţiile elastice (apropierea) ale inelului exterior, respectiv interior:

8. Deformaţia totală (apropierea inelelor rulmentului)

9. Deformator camă cu două forţe concentrate

-2007-

46

Page 47: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

2.2.4 Verificarea grosimii obadei roţii elastice, s1, din condiţia de

rezistenţă la oboseală

1. Grosimea dintelui roţii elastice pe cercul de picior

-2007-

47

Page 48: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

2. Unghiul de presiune pe cercul de picior

3. Tensiunile de încovoiere, pe directia tangenţiala, în roata elastică,

corespunzător unghiurilor φ=0° (σi1)φ=0° şi φ=90° (σi1)φ=90°

-2007-

48

Page 49: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

4. Tensiunea de încovoiere în secţiunea roţii elastice

5. Tensiunea de tracţiune în elementul elastic

6. Tensiunea de încovoiere a dintelui roţii elastice

-2007-

49

Page 50: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

7. Coeficientul de influenţă a dintelui echivalent

8. Grosimea totală a elementului elastic în dreptul danturii incluzând şi

înaltimea dintelui echivalent

9. Tensiunea tangenţiala de torsiunea elementului elastic

10. Amplitudinea tensiunilor

-2007-

50

Page 51: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

11. Valoarea medie a tensiunilor

12. Amplitudinea tensiunilor totale

-2007-

51

Page 52: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

13. Tensiunea medie totală

14. Coeficientul de siguranţă la oboseală

2.2.5 Verificarea roţii la suprasarcină

1. Suprasarcina de scurtă durată

-2007-

52

Page 53: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

2. Deformaţia radială a roţii elastice la suprasarcină

-2007-

53

Page 54: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

3. Tensiunile de încovoiere pe direcţe tangenţială în roata elastică, la

suprasarcină

-2007-

54

Page 55: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

4. Tensiunea maximă de încovoiere în sectiunea roţii elastice de grosime s1

5. Tensiunea maxima de tractiune în elementul elasitc

6. Tensiunea maximă de încovoiere

7. Tensiunea maximă de torsiune

8. Tensiunea maximă statică totală

9. Tensiunea echivalentă

-2007-

55

Page 56: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

10. Coeficientul de siguranţă la suprasarcină

2.2.6 Determinarea elementelor geometrice ale roţii dintate rigide

1. Coeficienţii de deplasare ai profilului roţii sculă, respectiv ai roţii rigide

2. Coeficientul capului dintelui cuţitului roată, ha0*=1,5

3. Coeficientul strângerii la asamblare, Δx=0,08

4. Unghiul de angrenare al angrenajului tehnologic, la prelucrarea roţii rigide

5. Distanta tehnologică între axe, la prelucrarea roţii rigide

6. Diametrul de picior al roţii rigide

7. Diametrul de cap al roţii rigide

8. Înalţimea activă a dintelui, hd=m=0,28mm

-2007-

56

Page 57: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

2.2.7 Verificarea lipsei interferenţei

1. Unghiul de presiune la capul dintelui cuţitului roată, la prelucrarea roţii

elastice

2. Unghiul de presiune pe cercul inceputurilor evolventice, pentru roata

elastică

3. Unghiul de presiune pe cercul începuturilor evolventice, pentru roata

rigidă

4. Diametrul cercului începuturilor evolventice pentru roata elastică

5. Diametrul cercului începuturilor evolventice pentru roata rigidă

6. Condiţiile lipsei interferenţei

-2007-

57

Page 58: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

2.2.8 Calculul jocurilor în angrenare

1. Unghiul de intrare în angrenare sub sarcină

2. Deformaţia radială sub sarcină la unghiul φ=φa

3. Deformaţia tangenţială şi unghiulară sub sarcină

4. Unghiul de rotire relativă a roţii rigide, la rotaţia deformatorului cu unghiul

φa, φr

5. Deplasarea tangenţială a capului dintelui roţii elastice

-2007-

58

Page 59: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

6. Deformaţia totala (apropierea inelelor) tinând seama de suprasarcină

Mtmax

7. Deformaţia tangentială la întinderea roţii elastice luând în consideratie

suprasarcina Mtmax

8. Grosimea dintelui roţii elastice pe cercul de cap

9. Grosimea dintelui roţii rigide pe cercul de cap

-2007-

59

Page 60: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

10. Diametrul cercului de bază al roţii elastice

11. Diametrul cercului de bază al roţii rigide

12. Unghiul de presiune la capul dintelui roţii elastice

13. Unghiul de presiune la capul dintelui roţii rigide

14. Jocul la capul dinţilor roţii elastice

15. Jocul frontal anterior şi jocul frontal posterior

-2007-

60

Page 61: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

16. Deformaţia radială a roţii elastice la intrarea în angrenare sub sarcină

17. Deformaţia tangentială a roţii elastice la intrarea în angrenare sub

sarcină

-2007-

61

Page 62: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

18. Jocul datorat rotirii relative a elementului elastic în zona frontală

anterioară a dintelui

19. Jocul datorat rotirii relative a elementului elastic în zona frontală

posterioară a dintelui

20. Jocul global anterior la varful dintelui şi jocul posterior la varful dintelui

-2007-

62

Page 63: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

2.2.9 Determinarea profilului deformatorului camă

1. Raza curenta a razei camei

2. Cresterea curentă a razei camei

3. Valoarea maximă a creşterii deplăsării radiale a unui punct de pe

suprafaţa deformatorului

4. Valoarea deplasării radiale curente

-2007-

63

Page 64: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Capitolul III: Proiectarea centralei eoliene Partea electrică

3.1 Lanţul de conversie electrica va cuprinde:

generatorul

convertorul static de tensiune şi frecvenţă, compus din:

-convertor c.a.-c.c. (redresor) (1) (se utilizează redresoare necomandate, cu

diode, în cazul generatoarelor sincrone. Acestea sunt convertoare

unidirecţionale. În cazul generatoarelor asincrone, se utilizează redresoare cu

comandă în durată. Acestea pot furniza şi energia reactivă necesară

magnetizării.)

-convertor c.c.-c.a. (invertor) (2) (prin comanda acestuia, se poate regla

frecvenţa şi valoarea eficace a energiei, astfel încât să se poată realiza

conectarea la reţea. Se preferă utilizarea invertoarelor cu modulaţie în durată,

deoarece calitatea energiei furnizate este mai bună)

Turbina eoliană fiind cu viteză variabilă, pentru optimizarea puterii

debitate în reţea, în funcţie de viteza vântului, este de dorit ca să se poată

regla viteza de rotaţie a eolienei. Ideea de bază este de a realiza un

generator cu frecvenţă fixă, dar cu viteză variabilă. Generatorul cu viteză

variabilă ar permite funcţionarea pentru o gamă mult mai largă a vitezei vântului,

deci recuperarea unei cantităţi mai mari din energia vântului, reducând în acelaşi

timp zgomotul pe durata intervalelor cu vânt slab. în cazul eolienelor cu viteză

variabilă, sistemul este reglat astfel încât, pentru fiecare viteză a vântului, eoliana

să funcţioneze la puterea maximă. Este ceea ce se numeşte Maximum Power

Point Tracking (MPPT). Pentru o anumită viteză de rotaţie a eolienei, puterea

maximă se obţine în concordanţă cu caracteristica eolienei P(Q).

-2007-

64

Page 65: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Viteza de rotaţie se poate modifica în limite largi (într-un domeniu de

până la 3), prin modificarea frecvenţei de alimentae a maşinii.

Sistemele eoliene cu viteză variabilă ce funcţionează conectate la

reţea, utilizează convertoare statice de tensiune şi frecvenţă (CSTF).

Convertorul static de tensiune şi frecvenţă (CSTF)

Prin modificarea vitezei, frecvenţa şi amplitudinea tensiunii la ieşirea

generatorului sunt varibile. Pentru conectarea la reţea, energia electrică

trebuie transformată şi adusă la parametrii constanţi ai reţelei. în acest scop se

utilizează convertoare statice de tensiune şi frecvenţă , interpuse între generator

(sincron sau asincron) şi reţea. Acesta transformă energia de curent alternativ

în curent continuu, generează energie de curent alternativ, ce este filtrată pentru

asigura conectarea cu reţeaua de distribuţie, fără a produce perturbarea

acesteia. Generatoarele astfel echipate pot suporta rafale ale vântului, reducând

solicitările mecanice.

-2007-

65

Page 66: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Comanda acestor convertoare se realizează cu plăci de comandă

numerice specializate, implantate în PC.

Controlul transferului de putere între redresorul cu modulaţie în durată

şi invertor se realizează prin controlul circuitului intermediar de curent continuu

Acesta conţine un condensator de valoare importantă, ce asigură atât filtrarea

tensiunii, cât şi caracterul de sursă de tensiune al circuitului intermediar.

Generatorul

În cazul generatoarelor asincrone, datorită alunecării, există

posibilitatea funcţionării acestora cu uşoare variaţii de viteză vom folosi o maşină

asincronă (MAS) cu rotor în scurtcircuit asociată cu un convertor static de

tensiune şi frecvenţă (CSTF) indirect.

În principiu, viteza se reglează prin intermediul frecvenţei de

alimentare a înfăşurărilor statorice.

-2007-

66

Page 67: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Bidirecţionalitatea CSTF asigură funcţionarea atăt în zona

hiposincronă (sub caracteristica mecanică naturală), cât şi în cea

hipersincronă (deasupra caracteristicii mecanice naturale) şi controlul

energiei reactive vehiculate cu reţeaua de distribuţie.

3.2 Stocarea energiei unei eoliene

Situaţia actuală de pe piaţa energiei electrice oferă oportunităţi

pentru sistemele de stocare a energiei (SSE) în care se poate stoca o

anumita cantitate de energie cu scopul de a fi restituită ulterior.

Stocarea energiei joacă un rol esenţial în reţeaua de alimentare

cu energie electrică, pentru asigurarea unui management mai eficient al

resurselor de care se dispune. în combinaţie cu sistemele de producere a

energiei electrice prin conversia energiilor regenerabile, SSE pot creşte

valoarea energiei electrice generată de centralele eoliene, furnizând energie

în momentele de vârf şi acumulând energie în momentele când cererea de

energie este redusă.

Strategic plasate, SSE pot creşte gradul şi eficienţa de utilizare a

sistemului existent de transmisie şi distribuţie a energiei electrice. SSE pot fi

utilizate pentru a reduce vârfurile de sarcină dintr-o staţie de alimentare cu

energie electrică, ceea ce duce la eliminarea centralelor „de vârf şi o mai

bună utilizare a centralelor de regim permanent. De asemenea, SSE

servesc la asigurarea calităţii energiei electrice, în cazul, fluctuaţiilor de

frecvenţă, a supratensiunilor, a scăderilor de tensiune şi chiar a întreruperii

totale a alimentării cu energie de la centrală sau de la staţia de alimentare.

În ultimii ani, nevoia de a găsi soluţii cât mai eficiente de stocare

a energiei a renăscut interesul pentru acumularea energiei în volanţi de

inerţie. Prin urmare, au apărut sistemele inerţiale de stocare a energiei

(SISE), formate dintr-un volant de inerţie cuplat la o maşină electrică.

Volanţii de inerţie sunt elemente de stocare a energiei sub forma de energie

-2007-

67

Page 68: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

cinetică. Dacă maşina electrică funcţionează în regim de motor, volantul

este accelerat şi acumulează energie cinetică. Când maşina electrică

funcţionează în regim de generator, aceasta frânează volantul

transformându-i energia cinetică în energie electrică.

Astăzi, este posibil să se construiască volanţi capabili să

înmagazineze energia la densităţi de 4 - 5 ori mai mari decât bateriile

electrochimice. De asemenea, densitatea de putere este de peste 30 de ori

mai mare la volanţi. Alte avantaje ale SISE sunt rata mare de transfer a

energiei, posibilitatea de a funcţiona în regimuri dinamice rapide, numărul

ridicat de cicluri încărcare / descărcare, durata mare de viată, fiabilitate

ridicată, lipsa poluării, etc. în concluzie, este posibil să se construiască

„baterii electromecanice", bazate pe stocarea energiei în volaori de inerţie, mai

eficiente decât bateriile electrochiinice convenţionale.

PERFORMANTE BATERII ELECIROCHIMICE

SISE

Durata de funcţionareFiabilitateTimp de reîncărcarePoluarePreţDensitate de putere[W/Kg]Densitate de energie[Wh/Kg]

2-8aniscăzută10-15 orepoluante0,30 $/Wh150

10-40

> 26 aniridicată10 s – câteva orenepoluante1 $/Wh5000

>50

Bateriile de condensatoare. Pentru ameliorarea factorului de

putere al instalaţiei, se conectează baterii de condensatoare, ce sunt

constituite din trei baterii de condensatoare monofazate, conectate în

triunghi. Bateriile de condensatoare asigură şi compensarea puterii reactive

consumate (ca o medie, ţinând cont de neregularităţile vântului). Energia

reactivă este necesară maşinilor asincrone pentru magnetizare. Astfel,

bateriile de condensatoare (surse de energie reactivă) asigură local energia

necesară magnetizării, ameliorând astfel factorul de putere global al

-2007-

68

Page 69: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

eolienei. în cazul funcţionării autonome a eolienelor, bateriile de

condensatoare sunt indispensabile pentru asigurarea energiei reactive

necesare magnetizării maşinii.

-2007-

69

Page 70: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Capitolul IV: Caracteristici generale ale

centralelor eoliene moderne

În Germania, energia eoliană este în plină ascensiune şi pe

câmpurile din polderul de la Wybelsum, "măturat" de vânturile Mării

Nordului, într-o zona industrială departe de orice localitate, funcţionează cea

mai mare centrală eoliană din lume, "E-112". Având o înălţime de aproape

180 metri, cea a unui imobil cu 40 de etaje, pentru întreţinerea centralei "E-

112" a trebuit instalat un ascensor interior. Din beton şi oţel, sute de tone, cu

o înălţime demnă de un zgârie nori, construirea celei mai mari centrale

eoliene din lume a reprezentat o muncă de precizie. în prezent, alături se

află în construcţie o soră geamănă. Şantierul este încă la fundaţie, etapa-

cheie, într-o groapă imensă fiind instalată o cocă metalică, acolo unde se va

ridica turnul, iar în jur, în cerc, o serie de piloni de oţel înfipţi până la 22 de

metri sub pământ. Totul este măsurat în sute de tone şi la înălţimea la care

se lucrează, dacă o piesă se mişcă cu câţiva centimetri, are grave

repercusiuni. Cele trei pale, a căror lungime o depăşeşte pe cea a unei

piscine olimpice, au fiecare o greutate de 20 tone.

-2007-

70

Page 71: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

În Olanda proiectul unei astfel de centrale a fost foarte bine primit

de public deoarece a fost amplasată pe apă. Scopul acestui proiect a fost

bine ales şi s-a dovedit un mare succes. Centrala eoliană are 4 turbine cu 2

pale şi produce o cantitate anuală de 3.5 MWh.

In anul 1989 guvernul olandez a stabilit acest proiect. Pe ţărm

construirea unei centrale eoliene nu era posibilă datorită neîncrederii

populaţiei. în larg viteza vânturilor este mai mare şi mai constantă pe tot

timpul anului. Compania ENW a pus în aplicare acest proiect construind o

centrală de 2 MW în doi ani de zile( 1992-1994) în Ijsselmer la 2,6 km nord

de oraşul Medemblik. Turbine au fost construite de firma NedWind şi sunt în

număr de 4 având o înălţime de 40 de metri dispuse la o distanţă de 200 de

metri unul de celălalt.

Centrala eoliană a fost pusă în funcţiune în anul 1994 şi

proiectată să producă 3.5 Mwh pe an. în anul 1996 au fost obţinuţi 3.95

MWh ceea ce reprezintă echivalentul a 900 000 de metri cubi de gaze

naturale având o eficienţă de 40%.

Din punct de vedere economic investiţia a costat 10 milioane de

guldeni din care turbinele au costat 800 000, iar preţul unui kilowat este de

0.15 guldeni. Durata de funcţionare a centralei este prevăzută a fi de 19 ani.

-2007-

71

Page 72: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Centrala eoliană de la Vikna este construită pe o colină a unei

insule la 65 grade latitudinea nordică. Turnul centralei are înălţimea de 100

de metri faţă de nivelul Mării Norvegiei într-o zonă în care bate permanent.

Centrala are 5 turbine cu pas reglabil produse de firma daneză

Vestas fiecare turbină având o putere de 2.2 MW. Viteza medie anuală a

vântului este de 7.2 m/s la o înălţime de 30 de metri.

In anul 1989 firma Norwegian Water Resources and Energy

Administration a demarat la cererea guvernului norvegian un proiect de

cercetare a zonelor în care ar putea fi amplasată o centrală eoliană. A fost

aleasă această zonă deoarece îndeplinea toate condiţiile (creasta dealului

este paralelă cu direcţia vitezei vântului, zona este liberă). în septembrie

1991 firma Nord Trondelag Elvek a început construcţia centralei montând 3

turbine de 400 kW fiecare, dar în august 1993 au mai fost montate încă 2 de

500kW.

“Performantele" sistemului sunt: puterea instalată este de 2.2

MW, producţia anuală de energie este de 5,5 GWh, factorul de capacitate

0.30, costul investiţiei 25 de milioane de-NOK(coroane norvegiene)(1993),

costul unui kilowat este de 0,47 NOK/Wh.

-2007-

72

Page 73: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Guvernul norvegian a investit 50% din această sumă. La început

se preconiza obţinerea de 5.8GW cu o disponibilitate de 97 %. în primi 2 ani

de funcţionare s-au obţinut 6.56 GWh în special datorită condiţiilor favorabile

(viteze mari ale vânturilor) în 1995 cu o disponibilitate de 93.5%.

Au fost şi probleme însă. în această zonă au loc frecvente

descărcări electrice care influenţau negativ reţeaua de comunicaţii dintre

turbină şi sistemul de comandă. Palele turbinelor au fost realizate din

aluminiu iar nacela avea o „împământare" din cupru ceea cea dus la

eliminarea acestui neajuns.

Din punct de vedere economic investiţia s-a dovedit a fi rentabilă.

Iniţial s-au investit 13 milioane de coroane pentru cumpărarea celor 3 turbine

de 400 KW. Aceste turbine au o viaţă de funcţionare de20 de ani şi pot

produce 3.1 GWh pe an. Costurile de întreţinere şi reparaţie sunt de 0.07

coroane, preţul unui KW fiind de 0.47coroane.în a doua etapă s-au mai

investit 12 milioane pentru cele 2 turbine de 500MW dar preţul KW a rămas

acelaşi.

Centrala eoliană de la Vikna este conectată la sistemul energetic

şi lucrează la capacitatea maximă. Deşi a fost primul proiect de acest fel din

Norvegia a fost bine primit atât de guvern cât şi de public.

Centrala eoliană de la Haverigg a fost construită în nord-vestul

Angliei în anul 1992 şi are 5 turbine de 225 kW şi o putere totală de 1.125

kW. în 5 ani de zile a produs 16 MWh. Ea a fost concepută ca un sistem

energetic independent pentru alimentarea cu electricitate a 500 de case şi a

consumatorilor industriali din această zonă. Proiectul a fost bine primit şi a

beneficiat de sprijinul autorităţilor locale.

În Marea Britanie în 1997-capacitatea de producţie era de 6.5MW

şi erau instalate 700 de turbine eoliene.

-2007-

73

Page 74: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Proiectul aeestei centrale eoliene a fost conceput de companiile

Windcluster Ltd. şi PowerGen care au studiat zona şi au găsit soluţia cea mai

optimă datorită potenţialului energetic al vântului.

Centrala eoliană a fost

amplasată pe ţărm şi are 5 turbine la

o distanţă de 200 de metri unul de

celălalt. Turnurile au înălţimea de 30

de metri şi sunt situate la 10 metri de

nivelul mării. Turbinele sunt fabricate

de firma Vestas din Danemarca şi au

axul orizontal cu 3 pale cu pas

reglabil având un diametru de 27 de

metri. Centrala dispune de un

transformator care ridică tensiunea la

11KV pentru a fi distribuită în reţeaua

locală de electricitate.

Turbinele încep să lucreze

când viteza vântului este mai mare de 3.5 m/s şi se opresc când aceasta

ajunge la 25 m/s.Fiecare turbină este controlată de un computer care

supraveghează viteza şi direcţia vântului şi orientează rotorul în mod

corespunzător şi ajustează automat unghiul pasului elicei.

Din punct de vedere economic investiţia a costat 1 milion de lire

sterline iar preţul unui kilowat este de 0.11 lire sterline.

Sistemul este fiabil în exploatare şi alimentează zona fără

întrerupere, are un factor de capacitate de 30% şi o disponibilitate de 98%

având o durată de viaţă de 15 ani.

-2007-

74

Page 75: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Capitolul V: Dificultăţi legate de valorificarea

energiei eoliene

Problemele actuale pe care un investitor în energetica surselor

regenerabile de energie le întâmpină se împart în două mari categorii,

potrivit perioadei de timp care caracterizează activitatea în proiect, aşa cum

se poate vedea în fig. 1:

-2007-

75

Page 76: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Deşi există un cadru legislativ generos (Legea Energiei, Legea

eficienţei energiei, HG 443/2003), efortul de investigare şi promovare a unor

investiţii întâlneşte în practică numeroase bariere.

5.1. Probleme tehnice întâlnite:

- Lipsa sau limitarea dotărilor necesare operaţiilor de construcţii-

montaj specifice instalaţiilor eoliene de puteri mari, în speţă macarale, trolii,

etc.

- Lipsa unor servicii calificate de întreţinere şi reparaţii în

exploatare, care poate determina diminuarea disponibilităţii şi

compromiterea succesului investiţiilor. Partea electronică a

erogeneratoarelor este deosebit de complexă, iar asigurarea pieselor de

schimb pentru un număr redus de unităţi se poate face doar de la uzina

mamă, rezervarea fiecărei piese in-situ fiind prohibitivă.

5.2. Probleme administrative şi de practică comună:

- Lipsa de informare a potenţialilor parteneri locali asupra

posibilităţilor şi oportunităţilor de valorificare a resurselor regenerabile de

energie.

-2007-

76

Page 77: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

- Preţuri neadecvate şi nerealiste cerate pentru lucrările de

construcţii-montaj.

- Lipsa de cooperare şi uneori dezinteresul unor autorităţi locale

cu atribuţii de autorizare în realizarea proiectului.

- Greutăţi în procurarea informaţiilor utile (de exemplu hărţile de

detaliu ale teritoriului şi a celor de cadastru imobiliar). Informaţiile şi

autorizaţiile trebuie obţinute din mai multe surse, dispersate şi necorelate.

- Lipsa unei singure autorităţi pentru primirea şi prelucrarea

avizelor (biroul unic).

- Coordonarea între responsabilii care dau avize, de exemplu:

organul coordonator de avize (primăria/prefectura, consiliul judeţean/local)

ar trebui să ceară avizele de la celelalte organe (pompieri, mediu, sanitar,

etc.)

- Nespecificarea unei liste concrete a avizelor necesare, unică pe

ţară (număr de avize, de la ce autorităţi trebuie să provină, pe baza căror

documente se face eliberarea, etc).

- Nu se cunosc costurile necesare pentru eliberarea acestor

avize.

- Termen nespecificat în care avizele trebuie date

(nefuncţionarea legii aprobării tacite).

- Nu există o registru centralizat al zonelor în care nu este

permisă construcţia obiectivelor energetice (rezervaţii naturale, zone de

atracţie turistică, zone de protecţie sanitară, etc.)

- Impedimentul de a construi pe teren extravilan (pe care nu este

permisă construirea).

- Taxele de schimbare a destinaţiei terenului din teren agricol

sunt diferite de la zonă la zonă şi, în unele cazuri, sunt necunoscute.

- Lipsa normelor care să precizeze distanţa faţă de alte clădiri la

care se pot construi instalaţiile eoliene.

-2007-

77

Page 78: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

5.3. Racordarea la reţea

- Problema construirii conexiunii de legătură cu sistemul

energetic naţional.

- Problema punctului de racordare (proprietatea asupra acestuia,

obligaţia exploatării şi întreţinerii acestuia).

5.4. Cadrul de reglementare

- Lipsa unor norme care să prevadă obligaţia autorităţilor

competente şi a antreprenorilor implicaţi de a încheia contracte pe o

perioadă lungă de timp, de peste 20 ani.

- Inexistenţa obligativităţii operatorului de reţea de a achiziţiona

întreaga cantitate provenită din surse regenerabile, nu numai a cantităţii

reglementate.

- Clarificarea / armonizarea ordinului ANRE 37/2002, cu privire la

aprobarea Metodologiei pentru stabilirea preţurilor / tarifelor de achiziţie a

energiei electrice de la producători independenţi şi autoproducători.

- Intrarea în vigoare a unor norme şi armonizarea normelor

existente în privinţa accesului şi a racordării la reţea a producătorului

independent.

La realizarea proiectelor de investiţii în construcţia de centrale

energetice eoliene pot apărea următoarele riscuri, care ar diminua efectul

economic prognozat. în mod general, instituţiile financiare examinează patru

tipuri de riscuri: politice, valutare, de creditare şi riscurile realizării proiectului.

- Riscul politic corespunde grupului de riscuri controlat de

conducerea ţării. Un astfel de risc poate apărea, de exemplu, la modificarea

legislaţiei în vigoare a ţării, a tipului de proprietate etc.

- Riscul valutar ar putea deriva din cel politic şi din factori

economici, în urma devalorizării monedei naţionale etc.

-2007-

78

Page 79: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

5.5 Riscul de credit survine ca urmare a incapacităţii

cumpărătorului de a plăti pentru marfa procurată, sau a diminuării cererii, în

cazul dat, la energie electrică.

- Riscul realizării proiectului survine în urma unor evenimente sau

cauze care ar împiedica executarea proiectului, inclusiv a cazurilor de forţă

majoră. Primele trei tipuri de risc vor fi minime în cazul unei stabilităţi politice

în ţară, având în vedere interesul deosebit manifestat de factorii de

conducere, reflectat în legislaţia în vigoare, referitor la implementarea

surselor de energie regenerabilă. Riscul realizării proiectului trebuie

examinat în detaliu, făcând comparaţie cu proiectele analoge desfăşurate în

energetica tradiţională (de exemplu, construcţia unei centrale

termoelectrice).

Pe lângă riscurile de bază, ar putea surveni şi alte riscuri, precum

ar fi:

- Riscul ecologic, care presupune creşterea cheltuielilor legate de

protecţia mediului. Acest risc este exclus, dat fiind faptul că centrala eoliană

este o sursă de energie "curată" în regim reglementat, precum şi în caz de

avarie.

- Riscul social. în acest caz, centrala electrică eoliană este

examinată ca sursă potenţială de accidente în producţie. La centrala

electrică eoliană există foarte puţine locuri de contact al personalului cu

elementele rotitoare, electrice, cu temperatură înaltă sau altele care ar putea

fi cauza traumatisme. Urmând regulile prescrise de protecţie, riscul

accidentării la centrala electrică eoliană se reduce la minim, fiind de zeci de

ori mai mic în comparaţie cu cel existent la centralele termoelectrice.

- Riscul tehnologic şi riscul de transport este examinat ca risc al

reducerii producţiei de energie din cauza lipsei de combustibil, apă şi a altor

consumabile. Acest risc este minim în comparaţie cu cel de la CTE-uri,

-2007-

79

Page 80: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

fiindcă la centralele electrice eoliene nu există consum de combustibili sau

apă tehnologică. Nu apare nici riscul transportului în lipsa căruia centrala nu

ar putea fi asigurată cu combustibil.

- Riscul de producţie este legat de reducerea volumului de produs

finit (energie electrica) din cauza ieşirii din funcţiune a agregatelor sau a

infrastructurii electrice. Agregatele eoliene fabricate actualmente au depăşit

de regulă toate situaţiile de rodaj specifice prototipurilor. Firmele

producătoare de agregate eoliene dau garanţii pentru producţia lor, identice

cu cele ale utilajului pentru termocentrale.

- Riscul energetic eolian, în cazul centralei electrice eoliene are

cea mal mare pondere. O reducere substanţială a producerii de energie este

posibilă la aprecierea incorectă a vitezei medii a vântului sau a repartizării

acestuia pe gradaţii. Reducerile pot fi cauzate şi de schimbările

considerabile ale condiţiilor de vânt care au loc în unele perioade de timp.

Acest risc poate fi redus punând la baza calculelor energetice date sigure

multianuale despre viteza şi roza vânturilor, inclusiv date obţinute prin

măsurători de lungă durată pe locul de amplasare a centralei.

- Riscul de forţă majoră poate apărea în cazul unor circumstanţe

neobişnuite de tipul îngheţurilor cu lapoviţă, dar care pot cauza

deteriorarea reţelelor electrice.

Concluzia finală este că, în România există interes şi

disponibilităţi foarte mari pentru investiţii în proiecte energetice din resurse

regenerabile, dar, totodată, dacă se doresc aceste investiţii, trebuie ca

autorităţile să definească, simplifice şi pregătească cadrul şi procedurile

administrative şi de reglementare.

-2007-

80

Page 81: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Capitolul VI: Concluzii

Avantaje

În contextul actual, caracterizat de creşterea alarmantă a poluării

cauzate de producerea energiei din arderea combustibililor fosili, devine din

ce în ce mai importantă reducerea dependenţei de aceşti combustibili.

Energia eoliană s-a dovedit deja a fi o soluţie foarte bună la

problema energetică globală. Utilizarea resurselor regenerabile se

adreseaza nu numai producerii de energie, dar prin modul particular de

generare reformuleaza şi modelul de dezvoltare, prin descentralizarea

surselor. Energia eoliana în special este printre formele de energie

regenerabila care se preteaza aplicatiilor la scara redusa.

Tipuri de sisteme eoliene de mici capacitati: Sisteme eoliene

autonome

-2007-

81

Page 82: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Principalul avantaj al energiei eoliene este emisia zero de substanţe

poluante şi gaze cu efect de seră, datorită faptului că nu se ard combustibili.

Nu se produc deşeuri. Producerea de energie eoliană nu implică

producerea nici a unui fel de deşeuri.

Costuri reduse pe unitate de energie produsă. Costul energiei

electrice produse în centralele eoliene moderne a scăzut substanţial în

ultimii ani, ajungând în S.U.A. să fie chiar mai mici decât în cazul energiei

generate din combustibili, chiar dacă nu se iau în considerare externalităţile

negative inerente utilizării combustibililor clasici.

În 2004, preţul energiei eoliene ajunsese deja la o cincime faţă de

cel din anii 80, iar previziunile sunt de continuare a scăderii acestora,

deoarece se pun în funcţiuni tot mai multe unităţi eoliene cu putere instalată

de mai mulţi megawaţi.

Costuri reduse de scoatere din funcţiune. Spre deosebire de

centralele nucleare, de exemplu, unde costurile de scoatere din funcţiune

pot fi de câteva ori mai mare decât costurile centralei, în cazul

generatoarelor eoliene, costurile de scoatere din funcţiune, la capătul

perioadei normale de funcţionare, sunt minime, acestea putând fi integral

reciclate.

Dezavantaje

La început, un important

dezavantaj al producţiei de energie

eoliană a fost preţul destul de mare

de producere a energiei şi fiabilitatea

relativ redusă a turbinelor. În ultimii

ani, însă, preţul de producţie pe

unitate de energie electrică a scăzut

drastic, ajungând până la cifre de ordinul 3-4 eurocenţi pe kilowatt oră, prin

îmbunătăţirea parametrilor tehnici ai turbinelor.

-2007-

82

Page 83: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

Un alt dezavantaj este şi "poluarea vizuală" - adică, au o apariţie

neplăcută - şi de asemenea produc "poluare sonoră" (sunt prea gălăgioase).

Alţii susţin că turbinele afectează mediul şi ecosistemele din împrejurimi,

omorând păsări şi necesitând terenuri mari virane pentru instalarea lor.

Argumente împotriva acestora sunt că turbinele moderne de vânt

au o apariţie atractivă stilizată, că maşinile omoară mai multe păsări pe an

decât turbinele şi că alte surse de energie, precum generarea de electricitate

folosind cărbunele, sunt cu mult mai dăunătoare pentru mediu, deoarece

creează poluare şi duc la efectul de seră.

Un dezavantaj practic este variaţia în viteza vântului. Multe locuri

pe Pământ nu pot produce destulă electricitate folosind puterea eoliană, şi

din această cauză energia eoliană nu este viabilă în orice locaţie.

Bibliografie

1. www.lpelectric.ro

2. www. ewea .org/ - European Wind Energy Association

3. www.w wind ea.org/ - World Wind Energy Association

4. ro. wiki pedia.org/

5. Univers ingineresc, revistă, Asociaţia generală a inginerilor din

România,16-30 noiembrie 2006

6. Dimensiuni contemporane ale dezvoltarii durabile şi competitive

Prof.univ.dr. Dumitrache CARACOTA, Ec.drd.Constantin Razvan

CARACOTA

7. www.enereco.go.ro

8. Energia vântului, Vlad Ilie,1982

9. Zestrea energetica a lumii, Nestor Lupei, Ed.Albatros, 1986

10. Reductoare Armonice - Liviu Palaghian, Iulian-Gabriel Birsan, 1996

-2007-

83

Page 84: Centrale Eoliene

Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”

11. “Studiu preliminar de impact asupra mediului.Parc de turbine eoliene în

Judetul Tulcea” - SC IBCOENERG SRL

12. European Commision-Directorat General XII “Externalities of Energy.

Vol 6: WIND&HYDRO”, 1995.

13. European Commision” Wind Energy - the facts. Vol 4 :The

Environment”,1999.

14. European Wind Energy Association - Revista “WIND DIRECTIONS” ,

2000-2006.

15. Energia-problema globala. - Wolf, H. Ed Tehnica, Bucuresti,1997

-2007-

84