Transcript Energetyka Wiatrowa

Problemy Współczesnej
Techniki
ENERGETYKA
WIATROWA
Wykonał: Adam Wojtaś, ETI III, Gr. A
Plan prezentacji
 pojęcie
elektrowni wiatrowej,
 historia energetyki wiatrowej,
 możliwości wykorzystywania energetyki
wiatrowej w Polsce,
 elektrownie wiatrowe dziś,
 wady i zalety energii wiatrowej,
Elektrownia wiatrowa
Elektrownia wiatrowa – zespół urządzeń
produkujących energię elektryczną,
wykorzystujących do tego turbiny wiatrowe.
Energia elektryczna uzyskana z wiatru jest
uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając
nakłady energetyczne związane z wybudowaniem
takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga
za sobą spalania żadnego paliwa.
Historia energetyki wiatrowej
Nie wiemy dokładnie, kiedy człowiek po raz pierwszy
ujarzmił wiatr, ale wiemy na pewno - dzięki freskom
zachowanym w grobowcach faraonów - że Egipcjanie
już 5000 lat p.n.e wykorzystywali energię wiatru do
napędzania swoich łodzi.
Jedną z najczęściej wykorzystywanych energii
odnawialnych od zawsze była energia wiatrowa.
Wiatraki od najdawniejszych lat służyły ludziom do
pompowania wody i mielenia ziarna.
Historia energetyki wiatrowej – C.D
Pierwsze urządzenia, które można nazwać wiatrakami używane były do
pompowania wody. W ten sposób wiatr wykorzystywały starożytne
cywilizacje dalekiego wschodu. W Indiach 400 lat p.n.e. powstał
pierwszy opis zastosowania wiatraka do transportowania wody, a 200
lat p.n.e w Chinach stosowano wiatraki w kształcie kołowrotów do
nawadniania pól uprawnych. Wiatraki do mielenia ziarna powstały nieco
później. Za ich wynalazców uznaje się Persów, a pierwszą
udokumentowaną wzmiankę o wiatrakach odnotowano w roku 644 n.e.
W przeciwieństwie do konstrukcji, które rozpowszechniły się później w
Europie, perskie wiatraki miały skrzydła poruszające się w płaszczyźnie
poziomej na pionowym wale. Z Persji wiatraki rozprzestrzeniły się na
Bliski Wschód i w XI wieku ich zastosowanie było powszechne.
Wykorzystanie maszyn napędzanych wiatrem do rozdrabiania ziarna
zostało zaobserwowane przez krzyżowców i kupców - a następnie
przeniesione do Europy.
Historia wiatraków w Polsce
W naszym kraju pierwsze wiatraki zwane
koźlakami powstały w Wielkopolsce i na
Kujawach już w pierwszej połowie XIV
wieku. Powszechne ich zastosowanie
przypadło jednak na wiek XV. Koźlaki
zwane także wiatrakami kozłowymi
posiadały specyfikę swojej budowy miały zdolność do obrotu łącznie ze
skrzydłami wokół pionowego słupa
zwanego sztembrem.
Wiatraki holenderskie od XVIII wieku
pojawiły się w głównie na zachodnich i
północnych częściach Polski.
W roku 1942 oszacowano, że w Polsce
pracuje około 6360 wiatraków.
Pierwsza nowoczesna turbina wiatrowa
firmy Nordtank o mocy 150kW powstała
w Polsce w województwie pomorskim w
Lisewie w roku 1991. Użytkownikiem
elektrowni jest Elektrownia Żarnowiec.
Wiatrak typu koźlak w Lednogórze.
Historia energetyki wiatrowej - Europa
Pierwsze wiatraki europejskie
pojawiły się we Francji na
początku XII wieku, a od wieku
XIII upowszechniły się w Europie.
Pierwotnie wiatrak był drewnianą
"budką", którą obracano wokół
centralnie usytuowanego słupa,
tak aby ustawić skrzydła na wiatr.
Rewolucji w konstrukcji
wiatraków dokonali Holendrzy,
którzy wprowadzili konstrukcje
czteroskrzydłowe. Wiatrak zwany
później w Europie "holendrem"
posiadał trwałą konstrukcję ścian
i ruchomą bryłę dachu na
podstawie kołowej, która mogła
obracać się wokół, tak aby
skrzydła ustawiały się zawsze w
kierunku prostopadłym do
kierunku wiatru.
Historia energetyki wiatrowej – C.D
W roku 1888 Charles F. Brush
zbudował w Stanach
Zjednoczonych pierwszą
samoczynnie działającą siłownię
wiatrową o mocy 12kW
produkującą energię elektryczną.
Konstrukcja Amerykanina miała
17m średnicy i posiadała 144
drewniane łopaty, dostarczała
przez okres około 20 lat energii
do ładowania akumulatorów. Na
świecie w tym samym czasie
wielu konstruktorów oraz
zwykłych pasjonatów pracowało
nad konstrukcją przydomowej
turbiny wiatrowej, już wtedy
szukano także sposobu na
komercyjne wykorzystanie
energii wiatru.
Możliwości wykorzystania
energetyki wiatrowej w Polsce
Elektrownie wiatrowe w Polsce
Średnioroczna prędkość
wiatru w [m/s]
Porównanie z Europą –
Klasy wiatru
Rozwój i stan obecny energetyki
wiatrowej w Polsce.
Od kilku lat możemy zaobserwować rozwój rynku elektrowni wiatrowych w
Polsce. Początki tego rozwoju sięgają początkom lat 90, kiedy to
wybudowano w 1991 roku pierwszą elektrownie wiatrową w Lisewie.
Kolejnymi inwestycjami na pomorzu była elektrownia w Swarzewie. W
grudniu 1993 roku nowosądecka firma Nowomag uruchomiła pierwszy
polski prototyp elektrowni wiatrowej na stanowisku testowym na górze
Polom w Rytrze. Pierwsza w Polsce farma wiatrowa powstała w roku 1999
w miejscowości Cisowo koło Darłowa. Farma liczy 5 elektrowni wiatrowych
o łącznej mocy 660 kW. W roku 2001 w tym samym miejscu wybudowano
kolejne 9 elektrowni. Jedną z największych w Polsce inwestycji jeśli chodzi
o energetykę wiatrową była budowa w 2002 r. parku wiatrowego (Zagórze)
liczącego 15 elektrowni o mocy 2MW każda. W miejscowości Tymień
wybudowano park wiatrowy o łącznej mocy 50 MW. Obecnie największą
farma wiatrowa w Polsce jest Elektrownia Wiatrowa Margonin,
składająca się z 60 wiatraków o łącznej mocy 120 MW, co pozwala
zaspokoić potrzeby energetyczne 90 tys. gospodarstw domowych. W
porównaniu z innymi państwami UE mającymi zbliżone do naszych
warunki wiatrowe Polska niestety jest daleko w tyle. W roku 2004 na terenie
naszego kraju pracowało ponad 60 elektrowni wiatrowych włączonych w krajowy
system elektroenergetyczny (KSE), a łączna ich moc zainstalowana wynosiła 63
MW (dane EWEA). Dla porównania Niemcy w tym samym czasie mają w krajowym
systemie energetycznym ponad 12 000 MW mocy z energetyki wiatrowej.
Elektrownie wiatrowe dziś

Energetyka wiatrowa jest dzisiaj najszybciej rozwijającym się
sposobem niekonwencjonalnego pozyskiwania energii. W
2007 roku zainstalowana moc sięgała 94GW. Produkcja
energii wiatrowej stale rośnie. W okresie 9 lat, od 1997 do
2006 wzrosła 10-krotnie. W samych Niemczech wytwarza się
ok.40% globalnej produkcji. Kiedyś była ona tylko doraźny
środkiem pozyskiwania energii, dzisiaj pokłada się w niej
coraz to większe nadzieje. Rozwój odnawialnych źródeł
energii jest istotnym elementem strategii bezpieczeństwa
energetycznego i działań na rzecz utrzymania w warunkach
obecnych klimatu. Elektrownie nie są już budowane jedynie
na lądzie. Farmy wiatrowe stawia się również na morzach,
płyciznach i w deltach rzek. Siła wiatru nad morzem jest
większa, a co za tym idzie moc elektrowni wzrasta. Ponadto
elektrownie wiatrowe nabywają innej, nowej formy.
Generatory „przydomowe” sprzedawane są w
supermarketach budowlanych. Pozwalają one na
dostarczenie energii mieszkaniom, domostwom.
Elektrownie wiatrowe na lądzie i wodzie
BUDOWA WSPÓŁCZEŚNIE UŻYWANEGO
WIATRAKA / TURBINY
Współczesna elektrownia wiatrowa
wykorzystywana na lądzie składa się z wieży
o wysokości od 78 do 105m oraz trzech łopat
o długości ok. 40-45m. Zatem turbina ze
śmigłem w stanie wzniesienia ma łączną
wysokość ok. 150m.
Szczegóły budowy klasycznej
turbiny:
Elektrownia wiatrowa Vestas V80 (2 MW)
1) sterownik piasty
2) cylinder systemu sterowania łopatami
3) oś główna
4) chłodnica oleju
5) skrzynia przekładniowa
6) sterownik VIP z konwerterem
7) hamulec postojowy
8) dźwig serwisowy
9) transformator
10) piasta wirnika
11) łożysko łopaty
12) łopata
13) układ blokowania wirnika
14) układ hydrauliczny
15) tarcza hydraulicznego układu hamowania
wirnika
16) pierścień układu kierunkowania
17) rama
18) koła zębate układu kierunkowania
19) generator
20) chłodnica generatora.
Zalety energetyki wiatrowej





Brak zanieczyszczeń środowiska.
Energetyka wiatrowa jest
technologią bezemisyjną – brak
emisji gazów cieplarnianych tj.
dwutlenku węgla, tlenków siarki
czy tlenków azotu, brak emisji
pyłów.
Przy wytwarzaniu energii z wiatru
brak jest odpadów stałych i
gazowych, nie występuje
degradacja i zanieczyszczanie
gleby, brak degradacji terenu oraz
strat w obiegu wody.
Wykorzystanie odnawialnego,
niewyczerpalnego źródła energii,
oszczędność paliw, procesu ich
wydobywania i transportu.
Teren w bezpośrednim sąsiedztwie
może być w pełni wykorzystywany
do celów rolniczych.


Wykorzystanie wiatru nie wymaga
dużych powierzchni, elektrownie
wiatrowe na lądzie mogą
współistnieć z rolniczym
wykorzystaniem gruntu, zajmując
jedynie niewielką powierzchnię
pod fundamenty urządzeń i drogi
serwisowe.
Stały koszt jednostkowy
uzyskiwanej energii oraz
wzrastająca konkurencyjność
ekonomiczna w stosunku do
konwencjonalnych źródeł energii.
Zalety C.D.




Brak kosztów paliwa (źródło pozbawione
ryzyka wahań cen paliw, pozwalające na
wyeliminowanie wpływu wahań cen paliw na
gospodarkę).
Minimalne straty przesyłu - siłownie wiatrowe
mogą być budowane bezpośrednio u
użytkownika lub w miejscach odległych,
wymagających w przypadku energetyki
konwencjonalnej specjalnych przyłączeń do
sieci.
Prosta obsługa, krótki czas montażu, niskie
koszty obsługi i eksploatacji.
Rozwój Energetyki wiatrowej przyczynia się
do tworzenia nowych miejsc pracy. Obecnie,
w Europie sektor ten zapewnia ponad 150 tys.
pełno-etatowych stanowisk pracy (średnio,
piętnaście pełno-etatowych miejsc pracy
przypada na 1 MW mocy zainstalowanej w
ciągu roku). Według prognozy EWEA
zatrudnienie w sektorze energetyki wiatrowej
w UE w 2020 roku wzrośnie do ponad 350 tys.
miejsc pracy. W Polsce, w sektorze energetyki
wiatrowej według szacunków PSEW z końcem
2008 roku zatrudnionych było ponad 2000
osób.
Wady energetyki wiatrowej

Wysokie koszty inwestycji:

Zmienność mocy w czasie wytwarzana moc zależna jest,
niestety, od siły wiatru, na którą
człowiek nie ma wpływu.

Możliwość zakłócenia sygnału
TV i radiowego.
Wady C.D.

Hałas

Zagrożenie dla ptaków - według
najnowszych badań możliwość
kolizji nie jest większa niż w
przypadku linii wysokiego napięcia
energetyki tradycyjnej.
Wady C.D.

Zmiany krajobrazu:
 są to obiekty bardzo wysokie;
 w zgrupowaniach, ze względu na odległości miedzy
poszczególnymi siłowniami wynoszące minimum 400 m, tworzą
„przesłonę" krajobrazowa na różnych poziomach;
 maja relatywnie kontrastowy kolor w stosunku do tła
bezchmurnego nieba , powierzchni ziemi z różnymi formami jej
użytkowania;
 śmigła przez znaczny czas są w ruchu co zwraca uwagę i
„przykuwa" wzrok;
 ruchome śmigła powodują okresowo refleksy świetlne - przy
określonym położeniu Słońca i śmigieł w warunkach
bezchmurnej pogody;
 konstrukcje siłowni rzucają okresowo cień, zależny od
wysokości Słońca;
 elektrownie nie są widoczne w nocy (tylko jedna czerwona
lampa na szczycie wieży).
Literatura:







"Energia & Przemysł" - marzec 2007
"Nowy Przemysł" na podstawie EWEA (European Wind
Energy Association)
„Raport o światowym rynku energii 2005. Czynniki
decydujące o cenach energii”
http://www.dzienwiatru.eu/ciekawe-artykuy/34-ciekaweartykuy/57-historia-energetyki-wiatrowej.html
http://ziemianarozdrozu.pl/encyklopedia/56/energetykawiatrowa/
http://www.elektrownie.tanio.net/
http://www.elektrowniewiatrowe.org.pl/energetyka_wiatrowa.htm
KONIEC