Energija vjetra

Energija vjetra Energija vjetra Energetska učinkovitost

Ljudi su od davnina koristili kinetičku energiju vjetra, a ona se u posljednjih 10 godina promovirala u najbrže rastuću granu industrije na svijetu. Vjetroelektrane su prestale biti posao samo za entuzijaste i male privatne investitore te su postale glavna tema svih velikih elektroenergetskih kompanija i velikih investitora.

Vjetar je u stvari indirektan oblik solarne energije jer do pojave vjetra dolazi zbog razlike u temperaturama između jače i slabije zagrijanih dijelova na Zemlji. Temperaturna razlika stvara razliku u tlakovima što uzrokuje pomicanje zračnih masa. Postoje dijelovi Zemlje na kojima pušu takozvani stalni (planetarni) vjetrovi i na tim područjima je iskorištavanje energije vjetra najisplativije.

Vjetroturbine su u današnje vrijeme narasle do skoro nezamislivih dimenzija i postale specijalizirane za skoro sve vrste terena i klimatskih uvjeta. Kombinirana visina stupa i lopatice na najvećim svjetskim vjetroagregatima dosiže visine i iznad 200 m. Pojedinačna snaga najvećih vjetroagregata danas prelazi 6 MW, a proizvodnja struje iz energije vjetra povećava svoje kapacitete za oko 20% godišnje .

Za razliku od starijih verzija koje su radile na principu otpora zraku, moderne vjetroelektrane koriste princip uzgona. Stara rješenja temeljena na principu otpora iskorištavala su snagu vjetra najviše do 15%, dok moderni princip uzgona poboljšava iskoristivost do čak 60%, te pozicionira moderne vjetroelektrane na sam vrh ljestvice maksimalnog iskorištavanja energije.

Za pretvorbu kinetičke energije vjetra u mehaničku energiju upotrebljavaju se vjetrenjače s dvije ili tri lopatice. Lopatice vjetroturbine hvataju energiju vjetra što uzrokuje okretanje rotora i generatora koji proizvodi električnu energiju. Vjetroturbine se pokreću brzinom vjetra većom od 18km/h, a postižu najveću snagu pri brzinama od 54 km/h. Ta brzina ostaje konstantna sve do 108 km/h, kada dolazi do zaustavljanja lopatica zbog sprječavanja oštećenja.

Vjetroturbine se mogu podijeliti na male (do 30 kW), srednje (30 - 1500 kW) i velike (više od 1500 kW). Za razliku od Sunčevih elektrana, vjetroelektrane do sada nisu isplative za potrebe malih kućanstava. Visoka cijena, složeni zahtjevi za instalaciju i opća efikasnost čine vjetroelektrane isplativima isključivo stanovnicima područja u kojima pušu relativno snažni vjetrovi tijekom čitave godine i to samo u velikim komercijalnim izvedbama. Iskorištavanje energije vjetra u Hrvatskoj je nažalost još na vrlo niskoj razini.

Nedostatak ovog načina dobivanja električne energije je da vjetar nema uvijek istu snagu. Naime prije izgradnje vjetroelektrane valja provesti dobre proračune jačine vjetra, a posebno prosječnu godišnju brzinu vjetra. Kopno je relativno nepovoljna pozicija za postavljanje vjetroelektrane jer veliki broj mogućih zapreka (npr. šume, planine itd.) dovodi do fluktuacija u konstantnosti vjetra koji puše na lopatice. Najbolje pozicije su uz pučine mora zbog stalnosti vjetrova i male količine zapreka, ali cijene instalacije vjetroelektrane i transporta energije u vidu priključka na mrežu onemogućavaju dovoljno veliku eksploataciju. Oceani bi bili naravno najidealnija lokacija, no transport i gradnja takvih elektrana te njihovo održavanje bili bi iznimno skupa investicija. 

Europska unija i SAD izradile su atlase svojih resursa vjetra za brzine vjetra na 45 metara iznad površine zemlje. Trenutno za Hrvatsku ne postoji takav atlas jer je mjerenje potrebnih brzina vjetra dugotrajan i skup proces. Iz tih karata može se vidjeti da je jedna četvrtina površine Europske unije idealna za instaliranje vjetrenjača. Danska mjeri svoje potencijale vjetra još od 1979. godine. Rezultat toga je da Danska danas ima najpreciznije informacije o vjetru, a to iskorištava za postavljanje novih vjetrenjača. Sjedinjene Američke Države uložile su golema sredstva u izradu atlasa potencijalne energije vjetra za sva svoja područja.

Gotovo 50 % ukupne površine SAD-a izuzetno je povoljno za iskorištavanje energije vjetra. Tu, dakako, dolaze visoki prostori zapadne i jugoistočne obalne fasade, osobito sjeverna područja uz Kanadu, gdje se udio električnih potencijala vjetra kreće od 15% do čak 36%. Taj centralni dio prostora SAD-a odnosi se na goleme površine pod prerijama. Uz geografsko pozicioniranje vjetrenjača, vrlo je bitna i visina tornjeva. Za svakih 10 metara visine tornja cijena se uvećava za 15 000 dolara. Veće turbine davat će više energije, ali zato različiti promjeri zahtijevaju veću visinu tornja, a oni diktiraju veću ili manju snagu turbine. Tako će za snagu turbine od 225 kW rotor imati raspon 27 metara, za 600 kW 43 metra, a za 1500 kW 60 metara. Danas se smatra da potreban minimum mora biti zadovoljen u pogledu rada vjetrenjače, a to je brzina vjetra od 25 km/h ili 6,9 m/s.

Kao dobre strane iskorištavanja energije vjetra ističu se visoka pouzdanost rada postrojenja, nema troškova za gorivo i nema zagađivanja okoline. Loše strane su visoki troškovi izgradnje i promjenjivost brzine vjetra (ne može se garantirati isporučivanje energije). Za domaćinstva vrlo su interesantne male vjetrenjače snage do nekoliko desetaka kW. One se mogu koristiti kao dodatni izvor energije ili kao primarni izvor energije u udaljenim područjima. Kad se koriste kao primarni izvor energije nužno im se dodaju baterije (akumulatori) u koje se energija sprema kad se generira više od potrošnje. Velike vjetrenjače često se instaliraju u park vjetrenjača i preko transformatora spajaju se na električnu mrežu.

Energetski certifikat Zagreb