Facultatea de Instalaţii

Alimentarea cu energie electrică a unui oras prin intermediul unui

parc eolian

ING.

DRANCĂ REMUS VIOREL

INTRODUCERE

În ultimele decenii, înrăutățirea condițiilor pedoclimatice, diminuarea progresivă a resurselor naturale și explozia demografică justifică căutarea unor soluții pentru reducerea dependenței de importurile de resurse de energie primară, pentru îmbunătățirea siguranței în aprovizionare și combaterea schimbărilor climatice.

Diversificarea surselor de producție a energiei, tehnologiei și de asemenea a infrastructurii a apărut ca şi răspuns la fenomenele de poluare și la distrugerea mediului înconjurător în primul rând.

Energia produsă din resurse regenerabile (energia eoliană, solară, geotermală , hidro), poate duce la crearea de noi locuri de muncă, în diferite zone ale țării, unde terenurile nu pot fi folosite pentru agricultură, utilizarea resurselor regenerabile oferind astfel posibilitatea introducerii în circuitul economic a unor zone izolate sau neproductive.

Odată cu introducerea acestor zone în circuitul economic (zone deșertificate), devine posibilă implicarea mai activă a mediului de afaceri (mediu reprezentat de companii private din țară și străinătate), a autorităților publice locale în procesul de valorificare a resurselor regenerabile de energie.

Energia din surse regenerabile este energia produsă din surse durabile, care sunt inepuizabile. Aceste surse regenerative de energie pot să apară în formă de energie eoliană, hidroenergie, din intemperii, lumina și căldura solară, temperatura pamântului și biomasă. Determinant este și faptul că la utilizarea acestor surse durabile de energie nu se produce nici dioxid de carbon și nu apar nici reziduuri atomice.

Utilizarea într- un grad din ce în ce mai mare a surselor de energie regenerabile și aplicarea unor tehnologii care protejează mediul înconjurător reprezintă aporturi considerabile pentru dezvoltarea durabilă. Acestea pot, în plus, să contribuie la asigurarea bunăstării și a unei calități superioare a vieții pentru generațiile următoare.

Omenirea consumă azi mai mult combustibil decât poate produce. Având în vedere că rezervele de combustibili fosili sunt limitate, un calcul aproximativ ne poate conduce la constatarea că, în condițiile în care, în ultimele 3-4 decenii, consumul s-a dublat la aproape fiecare 10-15 ani, rezervele mondiale ar urma să se epuizeze în 20 sau maximum 50 de ani.

O bună parte din totalul rezervelor de petrol și gaze cunoscute până în prezent se află încă sub mări și oceane. Aceste rezerve submarine sunt repartizate într-o fâșie a globului pământesc care cuprinde zonele Golfului Persic, Mării Caraibelor și Americii de Sud.

În același context poate fi amintit și faptul că zăcămintele cunoscute până astăzi, valorificabile energetic sunt foarte inegal răspândite. Numai Rusia, China și S.U.A. dispun împreună de 85% din totalul resurselor, iar Orientul Mijlociu posedă 57% din rezervele mondiale cunoscute de petrol, precum și 20% din resursele de gaz natural.

Resursele regenerabile sunt adesea relaționate cu producerea de energie electrică, dar și producerea de energie termică este posibilă (Ackerman, T., et all., 2001).

Principalul avantaj al sistemelor de energie regenerabilă este contribuția intrinsecă, nulă, la extinderea gazelor cu efect de seră, având în vedere că ele nu folosesc combustibili fosili. Un avantaj suplimentar este “insensibilitatea” la prețul combustibililor (“soarele răsare pentru nimic”). Aceasta descrește costul de funcționare al sistemelor de energie regenerabile și reduce riscurile de funcționare.

Energia regenerabilă se bucură de multă atenție, fiind considerată a avea un rol important în creșterea securității resurselor energetice, prin reducerea dependenței de combustibilii fosili importaţi şi în reducerea gazelor cu efect de seră.Aspectele cele mai importante se referă la investițiile inițiale, costul combustibilului, prețul energiei, precum și costul conectării la rețea (în cazul electricității) . Dintre toate variantele de utilizare a surselor regenerabile, în general, utilizarea biomasei conduce la cel mai redus cost, pe locul secund situându-se energia eoliană , folosită in instalații “on-shore” și instalațiile hidro, iar celulele solare (fotocelulele), reprezintă cea mai scumpă variantă. Cu toate acestea, numeroase țări stimulează măsuri de susținere a sistemelor de energie regenerabile, incluzând fotocelulele (Costea (Botici), Adriana Monica, 2007).

Până în 2020, energia regenerabilă trebuie să susțină 20% din consumul de energie final al statelor Uniunii Europene (8,5% era în 2005). Pentru atingerea acestei ținte comune, fiecare stat membru trebuie să își sporescă producția și utilizarea de energie regenerabilă în încălzire-răcire, electricitate și transport.

Sursele regenerabile prezintă un interes din ce în ce mai mare, datorită faptului că sunt nepoluante, nu presupun costuri mari pentru exploatare şi au un rol important în dozarea raţională a resurselor epuizabile.

MOTIVAŢIA ŞI OBIECTIVELE CERCETĂRII

Motivația pentru alegerea acestei teme de cercetare este pe de o parte subiectivă, iar pe de altă parte obiectivă.

Partea subiectivă este bazată pe faptul că domeniul energiei din surse regenerabile este un domeniu nou, tentant, necesar și totodată insuficient cercetat.

Partea obiectivă este bazată pe importanța unui studiu de asemenea natură, care poate confirma sau infirma nevoia sau dorința producătorilor și potențialilor consumatori de a utliza acest tip de energie, în primul rând, de nivelul informațiilor pe care aceștia îl dețin în acest domeniu.

De asemenea legislația în continuă schimbare din acest domeniu a constituit un alt motiv pentru alegerea făcută, având ca și scop prezentarea acesteia în scopul unei informări corecte.

Nu în ultimul rând, importanța prezentei cercetări, constă și în completarea informațiilor în domeniu cu informaț ii care să reflecte realitatea producătorului/potențialului consumator, deoarece pe lângă un profil al acestora, realizat de acest studiu, oferă și o informare a posibilităților pe care aceștia le au. Toate aceste motive, subiective și obiective, au fost concretizate în obiectivul principal șiobiectivele secundare ale prezentului studiu

3

OBIECTIVELE CERCETĂRII

Realizarea unei analize în domeniul resurselor regenerabile de energie în România, în general și în particular, în Regiunea de Dezvoltare Nord-Vest, vine în întâmpinarea preocupărilor manifestate la nivel local/regional cu scopul de a crește vizibilitatea/transparența informațiilor existente în domeniul surselor regenerabile dar și pentru a impulsiona utilizarea acestor surse alternative de energie.

- trecerea în revistă a legislației naționale în vigoare în domeniul producției de energie din resurse regenerabile;

CLASIFICAREA ȘI DESCRIEREA RESURSELOR REGENERABILEDIN ROMÂNIA

Realizarea unei analize în domeniul resurselor regenerabile de energie în România, în general și în particular, în Regiunea de Dezvoltare Nord-Vest, vine în întâmpinarea preocupărilor manifestate la nivel local/regional cu scopul de a crește vizibilitatea/transparența informațiilor existente în domeniul surselor regenerabile dar și pentru a impulsiona utilizarea acestor surse alternative de energie.

Sursele regenerabile de energie din România au un poten țial teoretic important. Potențialul utilizabil al acestor resurse este mult mai mic, datorită limitărilor tehnologice, eficienței economice și a restricțiilor de mediu.

În conformitate cu Directiva Europeană privind sistemele de energie regenerabilă, sursele de energie regenerabilă includ (Directiva 2001/77/EC):

• energia regenerabilă pentru producerea de curent electric cum ar fi: forța eoliană și eco-curentul (microhidrocentralele, curent din biomasă solidă, lichidă sau gazoasă, gaze provenite de la gropi de gunoi sau instalații de decantare, geotermie, forța eoliană și fotovoltaică);

• căldura din purtătorii de energie regenerabilă cum ar fi: căldura din centrale termice, instalații cu biomasă, energia solară, geotermală și căldura de ambient;

• biocombustibili cum ar fi: biodiesel, combustibili obținuți din ulei vegetal, gaz lichid, hidrogen și metanol.

România poate dezvolta sisteme de producție pe toate tipurile de surse regenerabile, în funcție de specificul fiecărei zone geografice din țară.

În conformitate cu sursele de energie, sistemele de energie regenerabilă se clasifică astfel: energia eoliană, energia solară, energia hidro, energia geotermală, energia din biomasă: biodiesel, bioetanol, biogaz.

În figura 1.2., este prezentată distribuţia surselor regenerabile de energie în opt teritorii geografice ale României: Delta Dunării, Dobrogea, Moldova, Carpaţi, Platoul Transilvaniei, Câmpia de Vest, Subcarpaţi şi Câmpia Română:

4

Fig. 1. Distribuția teritorială a resurselor regenerabile

I - Delta Dunării (energie solară);II - Dobrogea (energie solară, energie eoliană);III - Moldova (câmpieși platou: micro-hidro, energie eoliană, biomasă);IV - Carpați (IV1- Carpații de Est; IV2- Carpații de Sud; IV3- Carpații de Vest, potențialridicat în biomasă, micro-hidro și eoliană);V - Platoul Transilvaniei (potențial ridicat pentru micro-hidroși biomasă); VI - Câmpia de Vest (potențial ridicat pentru energie geotermică și eoliană);

VII - Subcarpații (VII1– Subcarpații Getici; VII2– Subcarpații de Curbură; VII3– SubcarpațiiMoldovei: potențial ridicat pentru biomasă, micro-hidro);

VIII - Câmpia de Sud (biomasă, energie geotermică, energie solară).

5

REGIUNEA DE DEZVOLTARE NORD VEST

Poziționarea geografică

Regiunea de Dezvoltare Nord-Vest (Transilvania de Nord) a fost creată în baza legii 151/1998 (modificată prin legea 315/2004) prin asocierea voluntară a administra țiilor publice locale, dar nefiind momentan o unitate administrativ-teritorială și neavând personalitate juridică.

Regiunea de Nord-Vest (Transilvania de Nord) este una din cele 8 regiuni de dezvoltare din România și include 6 județe: Bihor, Bistrita -Năsăud, Cluj, Maramureș, Satu- Mare, Sălaj. Suprafața regiunii este de 34.159 km2, reprezentând 14,32 % din suprafața țării, cu o populație totală de 2.744.914 locuitori Regiunea de Dezvoltare Nord-Vest reprezintă 12,67% din populaţ ia României, în timp ce gradul de urbanizare este aproximativ 53,3%, cu puţin sub nivelul naţional (se remarcă, prin excepţie, judeţului Cluj, care este cel mai urbanizat din regiune, cu 66,2% din populație trăind în mediul urban, dar şi judeţul Bistriţa-Năsăud, cu un grad de ruralizare de aproape 63%), iar gradul de feminizare depăşeşte 50% cu un procent, aproape similar cu cel naţional.

ENERGIA EOLIANĂ

1. Vântul in energia eolian

Vânturile se datorează faptului că regiunile ecuatoriale ale Pământului primesc mai multe radiaţii solare decât regiunile polare, instituidu-se astfel un număr mare de curenţi de convecţie în atmosferă. Potrivit estimărilor meteorologice, aproximativ 1% din radiaţia solară de intrare este convertită în energie eoliană, în timp ce 1% din aportul zilnic de energie eoliană este aproximativ echivalent cu consumul zilnic de energie pe glob. Asta înseamnă că resursele eoliene la niveln mondial se găsesc în cantităţi mari, dar, de asemenea, larg răspândite. Desigur, sunt necesare evaluări mai detaliate pentru a cuantifica resursele în anumite zone. Producerea energiei eoliane a început foarte devreme cu secole în urmă, cu nave cu pânze, mori de vânt şi maşini de treierat pentru cereale. Abia la începutul acestui secol au fost dezvoltate turbine eoliene de mare viteză pentru generarea de energie electrică. Termenul de turbină eoliană este utilizat pe scară largă în zilele noastre pentru o maşină cu pale rotative care converteşten energia cinetică a vântului în energie utilă. În prezent există două categorii de turbine eoliene de bază: turbine eoliene cu ax orizontal (HAWT) şi turbine eoliene cu ax vertical (VAWT), în funcţie de orientarea axei rotorului.Figura 1. – Configuraţii de turbine eoliene

6

Fig.2 Elementele si tipul turbinelor.

În prezent, aplicaţiile energiei eoliene presupun generarea de electricitate, cu turbine eoliene care operează în paralel cu sisteme de reţea sau de utilitate, în locaţii mai îndepărtate, în paralel cu motoare alimentate cu combustibili fosili (sisteme hibride). Câştigul ce rezultă din exploatarea energiei eoliene constă atât în consumul redus de combustibili fosili, precum şi reducerea costurilor globale de generare a energiei electrice. Utilităţile electrice au flexibilitatea de a accepta o contribuţie de aproximativ 20% din sistemele de energie eoliană. Sistemele combinate de tip Eolian-diesel pot oferi o economie de combustibil mai mare de 50%. Producerea de electricitate din vânt este o industrie destul de nouă (în urmă cu 20 de ani în Europa, turbinele eoliene nu ajunseseră încă la maturitate comercială). În unele ţări, energiaeoliană concurează deja cu energia produsă din combustibilul fosil şi energia nucleară, chiar fară a considera beneficiile energiei eoliene pentru mediu. La estimarea costului energiei electrice produse în centralele electrice convenţionale, de obicei, nu se ia în calcul impactul acestora asupra mediului (ploile acide, efectele schimbărilor climatice, etc.). Producţia de energie eoliană continuă să se îmbunătăţească prin reducerea costurilor şi a creşterii eficienţei. Costul energiei eoliene se încadrează între 5-8 euro cenţi pe kWh şi se preconizează să scadă până la 4 euro cenţi pe kWh în viitorul apropiat. Întreţinerea proiectelor folosind energia eoliană este simplă şi ieftină. Taxele pentru închirierea terenului plătite către fermieri oferă venituri suplimentare în comunităţile rurale. Companiile locale care realizează lucrările de construcţie a parcurilor eoliene, oferă pe termen scurt, locuri de muncă la nivel local, în timp ce pe termen lung sunt create locuri de muncă pentru lucrări de întreţinere. Energia eoliană este o industrie cu creştere rapidă la nivel mondial. Există aproximativ 60 de producători la nivel mondial, cei mai mulţi dintre ei fiind europeni. Mai mult de 10 dintre marile bănci europene şi mai mult de 20 de companii de utilităţi europene au investit în domeniul energiei eoliene, la fel ca şi persoane fizice sau juridice. Industria eoliană este, de asemenea, un angajator important. Un studiu recent al Asociaţiei producătorilor danezi de turbine eoliene concluzionează că industria eoliană daneză numără 8500 de angajaţi danezi, şi a creat încă 4000 de locuri de muncă în

7

afara ţării. Industria eoliană daneză este acum un angajator mai mare decât industria pescuitului danez. Ocuparea forţei de muncă totale în cadrul industriei eoliene din Europa, în ansamblul său, este estimată la peste 20000 de locuri de muncă.

PUTEREA NOMINALA A UNEI TURBINE EOLIENE

O cerinţă necesară pentru utilizarea vântului la producerea de energie este un flux cât maiconstant de vânt puternic. Puterea maximă pe care turbinele eoliene (WTS) sunt concepute pentru a o genera se numeste "putere nominală", iar viteza vântului la care se atinge puterea nominală este "viteza vântului la putere nominală ". Aceasta este aleasă pentru a se potrivi regimului vitezei vântului din teren, şi în general, este de aproximativ 1,5 ori mai mare decât viteza medie a vântului în teren. O modalitate de clasificare a vitezei vântului este Scara Beaufort care oferă o descriere a caracteristicilor vântului. Acesta a fost iniţial concepută pentru marinari şi a descris starea mării, însă, ulterior a fost modificată pentru a include efectele vântului în teren.

Puterea produsă de turbina eoliană creşte de la zero, sub viteza vântului de pornire (de obicei în jurul valorii de 4 m/s, dar din nou, în funcţie de amplasament), la maxim, la viteza vântului la putere nominală (vezi figura 2). Peste viteza vântului la putere nominală, turbina eolienă continuă să producă aceeaşi putere nominală, dar la randament mai mic, până la oprirea sa, atunci când viteza vântului devine periculos de mare, adică peste 25 la 30 m/s (furtună viguroasă). Aceasta este viteza de deconectare a turbinei eoliene. Specificaţiile exacte pentru identificarea energiei produse de o turbină eoliană depind de distribuţia vitezei vântului pe parcursul anului în teren. Turbinele eoliene folosesc energia cinetică a fluxului de vânt. Rotoare lor reduc viteza vântului de la v1 - viteza vântului neperturbat mult în faţa rotorului la v2 - o viteză a vântului în spatele rotorului (figura 3).

8

Această diferenţă de viteză este o măsură a energiei cinetice extrase care învârte rotorul şi, la capătul opus al arborelui, generatorul electric conectat. Puterea produsă de o turbină eoliană este dată de relaţia:

P = ρ/2*cp*η*A*v1³ unde ρ densitatea aerului, cp coeficient de putere, η randament mecanic/electric, şi A aria discului rotoric. În condiţii ideale, maximul teoretic al cp este 16/27 = 0,593 (cunoscut ca limita Betz) sau, cu alte cuvinte, o turbină eoliană poate extrage teoretic 59,3% din energia fluxului de aer. În condiţii reale, coeficientul de putere nu ajunge la mai mult de 0,5, deoarece include toate pierderile aerodinamice ale turbinei eoliene. În cele mai multe dintre publicaţiile tehnice de astăzi valoarea cp include toate pierderile şi reprezintă, de fapt, produsul cp*η. Puterea produsă şi potenţialul de extragere diferă, în funcţie de coeficientul de putere şi randamentul turbinei.

VARIABILITATEA VÂNTULUI

Vântul poate varia în timp în funcţie de condiţiile climatice. Variabilitatea vântului implică deasemenea variabilitatea energiei electrice generate. Aceasta este deosebirea faţă de cele maimulte surse de energie convenţionale, la care combustibilul este de obicei menţinut constant. Sursa primară de energie în producerea de energie eoliană nu are un flux constant. Climatul dinamplasament descrie această variabilitate statistic. Locuri diferite au climate de vânt diferite. Tropicele au vânturi moderate pe tot parcursul anului, în timp ce latitudinile temperate prezintă o variaţie mult mai mare a vitezei vântului, aici putând apărea vânturi de mare viteză. Deoarece energia eoliană depinde de cubul vitezei vântului, este evident ca puterea medie anualăva varia de la teren la teren. În terenurile cu viteze mari de vânt se va obţine mai multă energie. Spre exemplu, se consideră două amplasamente, ambele cu o viteză medie anuală a vântului de10 m/s (vezi figura 5). Aşa cum se poate observa în figură, în primul amplasament se poate obţine o putere medie anuală de 1232,4 W/m2, în timp ce în al doilea amplasament se obţine 1739,5 W/m2. Astfel se evidenţiază importanţa vânturilor puternice, şi de aici implicaţiile climatului de vânt asupra problemelor economice legate de producerea de energie eoliană.

Diferenţa în producţia de putere între două amplasamente cu aceeaşi vitezămedie anuală a vântului dar cu o distribuţie statistică diferită.

9

În plus, disponibilitatea vântului nu este controlată şi, cu toate că poate fi prezisă cu o anumită precizie pentru următoarele 36 de ore, puterea disponibilă nu poate fi garantată tot timpul. În terminologia energiei electrice, puterea produsă de o singură turbină nu este asigurată. De aceea se impune stocarea energiei sub diferite forme cum ar fi bateriile sau managementul ofertei de energie prin intermediul reţelei electrice. Acest lucru reprezintă un factor cheie în fezabilitatea economică a energiei eoliene. Această lipsă aparentă de siguranţă a producţiei în aprovizionare a fost folosită în trecut ca argument împotriva energiei eoliene. Totuşi vântul poate fi descris în mod statistic. Prin urmare puterea medie anuală ce poate fiprodusă va fi considerată la proiectarea instalaţiei. La fel cum cererea de energie pentru reţeauaelectrică este descrisă în termeni statistici, se poate considera că o proporţie a energiei eoliene vafi asigurată, considerând că vor fi incluse doar cantităţi mai reduse de energie eoliană în sistem. Acest lucru este descris de capacitatea turbinei sau de factorul de încarcare. Îmbunătăţirisuplimentare în asigurare pot fi realizate prin utilizarea mai multor echipamente cu separaregeografică mare. Atunci variabilitatea în disponibilitatea vântului în regiune va fi estompată.

VARIAŢIA IN TIMP

Vântul fluctuează în mod constant, acest lucru poate fi observant din înregistrările instantanee ale unui anemometru de masură a vitezei vântului. În cazul în care o serie de măsurători a vitezei vântului pe o perioadă lungă de timp se transformă în domeniul de frecvenţă ca un spectru de putere, se poate identifica frecvenţa dominantă de variabilitate a vântului (figura 6). La latitudini temperate sunt găsite două vârfuri principale, cel mai mare la interval de câteva zile, al doilea la aproximativ 10 secunde. Primul este datorat variaţiei sistemelor meteorologice la scara largă, în timp ce al doilea este asociat cu turbulenţele din fluxul vântului.

10

De cele mai multe ori în mod uzual, cele două vârfuri sunt separate printr-un gol de la aproximativ 10 minute la aproximativ 2 ore. În acest gol este regăsită o cantitate foarte mică de energie eoliană. Acest lucru este foarte important deoarece permite tratarea celor două tipuri de mişcare separat, considerând turbulenţa ca o perturbare a fluxului pe scară largă. Soluţiile matematice sunt apoi mult simplificate, iar viteza vântului instantanee poate fi exprimată ca suma a vitezei medii a vântului şi o componentă fluctuantă, şi anume: U (t) = U + U '(t). Viteza medie trebuie mediată pe perioada cuprinsă în golul spectral, de obicei 1 oră. Aceasta ar descrie apoi perioada de continuitate, şi prin urmare energia disponibilă pentru turbină eoliană.

EVALUAREA POTENŢIALULUI EOLIAN

O turbină eoliană poate fi plasată aproape oriunde într-un teren suficient de deschis. Cu toateacestea, o fermă eoliană reprezintă un proiect comercial şi de aceea trebuie să se încerceoptimizarea rentabilităţii acestuia. Acest lucru este important nu numai pentru rentabilitatea pe durata de viaţă a exploatării, ci şi pentru mobilizarea capitalului în faza iniţială de dezvoltare a proiectului. Pentru planificarea din punct de vedere economic a investiţiilor în energia eoliană, sunt necesare cunoştiinţe cât mai sigure a condiţiilor de vânt predominant în zona de interes. Din lipsa de timp şi motive financiare, perioadele de măsurare pe termen lung, sunt de multe ori evitate. Ca un substitut, metodele matematice pot fi folosite pentru a prezice viteze ale vântului de la fiecare locaţie. Condiţiile de vânt şi producţia de energie rezultate din calcul pot servi drept bază pentru calculele economice. În plus, simularea condiţiilor de vânt poate fi folosită pentru a corela măsurătorile de vânt la un anumit amplasament cu condiţiile de vânt din locaţii învecinate, în scopul de a stabili regimul de vânt pentru o întreaga zonă.

ESTIMAREA PRODUCŢIEI DE ENERGIE

Producţia de energie anuală a unei turbine eoliene este cel mai important factor economic.Incertitudinile în determinarea vitezei anuale şi privind curba de putere, contribuie la incertitudinea totală a productiei de energie anuale prezise şi conduc la un risc financiar ridicat. În cele ce urmează, se prezintă un mod de a calcula producţia anuală de energie (PAE). Producţia anuală de energie poate fi estimată prin următoarele două metode:* Histograma vitezei vântului şi curba de putere* Distribuţia teoretică a vântului şi curba de putere

11

CALCULUL PAE CU AJUTORUL HISTOGRAMEI VITEZEI VÂNTULUI MĂSURAT

Histograma este rezultatul analizei statistice a măsurătorilor reale de vânt în amplasament. Dacă se cunoaşte histograma vitezei vântului din măsurători, se poate face o estimare bună a PAE folosind histograma măsurătorilor şi curba de putere .Pentru fiecare treaptă cu viteza vântului, numărul de ore din treaptă se înmulţeşte cu puterea corespunzătoare generatăde turbină şi se obţine producţia de energie din acea treaptă. Aceste valori sunt însumate pentru a determina producţia anuală de energie. Este important de reţinut că există o limită minimă a vitezei vântului de conectare a turbinei şi una maximă de ieşire din funcţionare sub şi peste care turbina nu funcţionează. Prin urmare, aceste trepte de viteză trebuie excluse din suma totală, pentru că puterea produsă este zero.

12

Producţia totală de energie într-un an (PAE) este

FACTORII CARE AFECTEAZĂ SELECŢIA LOCAŢIEI

Pe lângă regimul vântului există mai mulţi factori care trebuie consideraţi la alegerea finală alocaţiei optime pentru instalarea centralei eoliene. În mare aceştia includ:* accesul la reţeaua electrică* drumul de acces* efectele locale asupra mediului, inclusiv afectarea peisajului* apropierea de locuinţe* efectele de zgomot* interferenţa cu semnalele radio si TV

STRUCTURA PARCULUI EOLIAN

În esenţă structura centralei eoliene cuprinde:- Turbine eoliene- Trafo de ieşire din turbină ( de regulă livrat odată cu turbina)- Camera de comandă (opţional)- Punct de măsură anemometric

13

Fig.4 Structura generala a unui parc eolian

- fundaţie - asigură rezistenţa mecanică a grupului eolian;- pilon de susţinere cu o înălţime suficient de mare pentru a evita curenţii de aerturbionari din zona solului, care ar putea influenţa performanţele de funcţionare aleechipamentului;- carcasă protectoare (nacelă), amplasată în vârful pilonului care conţineechipamente de transformare a energiei eoliene în energie electrică şi echipamentede măsură, control şi automatizare;- rotor compus din pale (forma şi concepţia lor este esenţială pentru a asigura forţa derotaţie necesară)

Fig.5 Principalele parti componente ale unei turbine eoliene.

14

În principiu, cele mai importante parţi componente ale turbinelor eoliene, sunt:– butucul rotorului;– palele;– nacela;– pilonul;– arborele principal (de turaţie redusă);– multiplicatorul de turaţie cu roţi dinţate;– dispozitivul de frânare;– arborele de turaţie ridicată;– generatorul electric;– sistemul de răcire al generatorului electric;– sistemul de pivotare;– girueta;– anemometrul;– sistemul de control (controller). Butucul rotorului are rolul de a permite montarea paletelor turbinei şi este montat pe arboreleprincipal al turbinei eoliene. Palele reprezintă unele dintre cele mai importante componente ale turbinelor eoliene şiîmpreună cu butucul alcătuiesc rotorul turbinei. Cel mai adesea, palele sunt realizate cuaceleaşi tehnologii utilizate şi în industria aeronautică, din materiale compozite, care să asiguresimultan rezistenţă mecanică, flexibilitate, elasticitate şi greutate redusă. Nacela are rolul de a proteja componentele turbinei eoliene, care se montează în interiorulacesteia şi anume: arborele principal, multiplicatorul de turaţie, dispozitivul de frânare, arborelede turaţie ridicată, generatorul electric, sistemul de răcire al generatorului electric şi sistemul depivotare. Pilonul are rolul de a susţine turbina eoliană şi de a permite accesul în vederea exploatării şiexecutării operaţiilor de întreţinere, respectiv reparaţii. În interiorul pilonilor sunt montate atâtreţeaua de distribuţie a energiei electrice produse de turbina eoliană, cât şi scările de accesspre nacelă. Arborele principal al turbinelor eoliene are turaţie redusă şi transmite mişcarea de rotaţie, dela butucul turbinei la multiplicatorul de turaţie cu roţi dinţate. În funcţie de tipul turbinei eoliene,turaţia arborelui principal poate să varieze între 20 - 400 rot/min.Multiplicatorul de turaţie cu roţi dinţate are rolul de a mări turaţia de la valoarea redusă aarborelui principal, la valoarea ridicată de care are nevoie generatorul de curent electric. Dispozitivul de frânare este un dispozitiv de siguranţă şi se montează pe arborele de turaţieridicată, între multiplicatorul de turaţie şi generatorul electric. Viteza de rotaţie a turbinei estemenţinută constantă prin reglarea unghiului de înclinare a paletelor în funcţie de viteza vântuluişi nu prin frânarea arborelui secundar al turbinei. Dispozitivul de frânare (cel mai adesea hidraulic, iar uneori mecanic) este utilizat numai în cazul în care mecanismul de reglare a unghiului de înclinare a palelor nu funcţionează corect, sau pentru frânarea completă a turbinei în cazul în care se efectuează operaţii de întreţinere sau reparaţii. Arborele de turaţie ridicată denumit şi arbore secundar sau cuplaj, are rolul de a transmitemişcarea de la multiplicatorul de turaţie la generatorul electric. Turaţia acestui arbore, ca şi ceaa generatorului electric, are valori între 1200 -1800 rot/min. Generatorul electric are rolul de a converti energia mecanică a arborelui de turaţie ridicată al

15

turbinei eoliene, în energie electrică. Spirele rotorului se rotesc în câmpul magnetic generat destator şi astfel, în spire se induce curent electric. Există atât generatoare electrice care furnizează curent continuu (de regulă pentru aplicaţii casnice şi turbine de dimensiuni reduse), cât şi generatoare electrice cu curent alternativ într-o gamă extrem de variată de puteri. Sistemul de răcire al generatorului electric preia excesul de căldură produs în timpulfuncţionării acestuia. Răcirea poate fi asigurată de un ventilator centrifugal, iar generatoarele deputere mai redusă au răcirea asigurată de ventilatoare axiale. Uneori sistemul de răcire ageneratoarelor electrice este proiectat să funcţioneze cu apă de răcire, caz în care există uncircuit suplimentar pentru răcirea apei. Sistemul de pivotare al turbinei eoliene, are rolul de a permite orientarea turbinei după direcţia vântului. Componentele principale ale acestui sistem sunt motorul de pivotare şi elementul de transmisie a mişcării. Ambele componente au prevăzute elemente de angrenare cu roţi dinţate.Acest mecanism este antrenat în mişcare cu ajutorul unui sistern automatizat, la oriceschimbare a direcţiei vântului, sesizată de giruetă. Girueta este montată pe nacelă şi are rolul de a se orienta în permanenţă după direcţiavântului. La schimbarea direcţiei vântului girueta comandă automat intrarea în funcţiune asistemului de pivotare al turbinei. În cazul turbinelor de dimensiuni reduse, nacela este rotităautomat după direcţia vântului cu ajutorul giruetei, fără a fi necesară prezenţa unui sistemsuplimentar de pivotare. Anemometrul este un dispozitiv pentru măsurarea vitezei vântului. Acest aparat este montat pe nacelă şi comandă pomirea turbinei eoliene când viteza vântului depăşeşte 3 – 4 m/s,respectiv oprirea turbinei eoliene când viteza vântului depăşeşte 25 m/s. Controller-ul este calculatorul principal al unei turbine eoliene, care cel puţin în cazul turbinelor de puteri mari, este integrat într-o reţea de calculatoare, care controlează buna funcţionare a tuturor componentelor. De regulă controller-ul este amplasat în nacelă, iar aIte calculatoare pot fi amplasate inclusiv la baza pilonilor. Principalul echipament al turbinei eoliene îl reprezintă rotorul. Datorită formei aerodinamice,rotorul, amplasat în faţa nacelei, se roteşte sub acţiunea vântului, transformând energia eoliană(mişcarea aerului) în energie mecanică de rotaţie.

16

CONCLUZII

Locatiile în care se doreşte amplasarea de turbine eoliene se află în afara zonei de protecţie aReţelei Natura 2000 (nu se află în SCI-uri sau SPA-uri) Tipurile de habitate prezente în zona de interes sunt deja intens afectate de prezenţa constantă a omului prin activităţile agricole desfăşurate în cea mai mare parte a anului, fiind lipsite de valoare conservativă. Cea mai mare parte a suprafeţelor de teren din zona observată sunt utilizate în scopuri agricole (agroecosisteme). La marginea loturilor agricole şi a drumurilor de acces se dezvoltă comunităţi vegetale ruderale (de margini de drumuri) şi segetale (buruieni de culturi agricole) favorizate în dezvoltarea lor de activităţile agricole. Gradul ridicat de antropizare al întregii zone este principala cauză a biodiversităţii reduseconstatate în urma observaţiilor de teren. Nu au fost observate în locaţiile studiate tipuri de habitate de interes conservativ, care arnecesita instituirea unor măsuri speciale de protecţie şi conservare a zonei conform DirectiveiHabitate (Directiva 92/43 EEC). Asociaţiile vegetale identificate sunt comune pentru zonele intens afectate de activităţi agricole.Nu au fost observate asociaţii vegetale cu valoare conservativă medie sau ridicată. Inventarierea speciilor de plante vasculare nu a dus la identificarea de rarităţi floristice, adică a unor specii de plante menţionate în Listele roşii naţionale (Oltean & al., 1994; Dihoru, 1994;Negrean, 2001), în anexele OUG 57/2007, în anexele Directivei Habitate sau în cele aleConvenţiei de la Berna. In cadrul entomofaunei nu a fost identificată nici o specie cu valoare conservativă; nu au fostobservate în zona studiată specii incluse în Listele roşii naţionale sau în anexele unor Convenţiişi Directive internaţionale care au ca scop conservarea formelor de viaţă sălbatice.Păsările, chiar dacă unele dintre ele sunt menţionate în anexele Directivei Păsări, anexeleConvenţiei Berna sau în OUG 57/2007, sunt reprezentate în general de specii rezistente laimpactul antropic. Activităţile de monitoring realizate cu ocazia unor studii precedente, au arătat că turbineleeoliene nu reprezintă pentru păsări un pericol evident (dacă sunt respectate distanţele standarddintre stâlpi). Reptilele sunt foarte slab reprezentate în locaţiile studiate, singura specie identificată fiind una comună in regiunea Nord-Vest, chiar dacă la nivel european este protejată.În ceea ce priveşte impactul amplasării de centrale eoliene asupra avifaunei, mamiferelor şireptilelor, acest impact este unul neglijabil. Speciile prezente în zonă nu vor fi deranjate deturbinele eoliene mai mult decat sunt deranjate în prezent de activităţile cotidiene ale locuitorilordinzonă.In ceea ce priveşte entomofauna, impactul amplasării de centrale eoliene este practic nul.Prin urmare, considerăm că amplasarea de centrale eoliene în zona localităţii Baia Mare, vaavea un impact redus asupra florei şi faunei zonale.

17

18