Centrale Eoliene
-
Upload
radu-camelia -
Category
Documents
-
view
340 -
download
12
Transcript of 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”
-2007-
11
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
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
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
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
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
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
Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”
-2007-
18
Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”
-2007-
19
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”
-2007-
29
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”
Schema de principiu a Centralei Eoliene
2.1. Predimensionarea arborelui de intrare
-2007-
39
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”
11. Valoarea medie a tensiunilor
12. Amplitudinea tensiunilor totale
-2007-
51
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
Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”
2. Deformaţia radială a roţii elastice la suprasarcină
-2007-
53
Proiect de Diplomă – “Centrale Eoliene”
3. Tensiunile de încovoiere pe direcţe tangenţială în roata elastică, la
suprasarcină
-2007-
54
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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