Energia Eoliană

I. Notiuni introductive

Energia eoliană este o sursă de energie regenerabilă generată din puterea vântului. 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%).

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.

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.

II. Situatia actuala

Noile cerinte in domeniul dezvoltarii durabile au determinat statele lumii sa isi puna problema metodelor de producere a energiei si sa creasca cota de energie produsa pe baza energiilor regenerabile. Protocolul de la Kyoto angajeaza statele semnatare sa reduca emisiile de gaze cu efect de sera. Acest acord a determinat adoptarea unor politici nationale de dezvoltare a eolienelor si a altor surse ce nu degaja bioxid de carbon.

Trei factori au determinat ca solutia eolienelor sa devina mai competitiva:

- Noile cunostinte si dezvoltarea electronicii de putere

- Ameliorarea performantelor aerodinamice in conceperea turbinelor eoliene

- Finantarea nationala pentru implementarea de noi eoliene

(Sursa: Wind energy barometer-EuroObserv'ER 2004)

In prezent, pe plan mondial, ponderea energiilor regenerabile in producerea energiei electrice este scazuta. Se poate spune ca potentialul diferitelor filiere de energii regenerabile este sub-exploatat. Totusi, ameliorarile tehnologice au favorizat instalarea de generatoare eoliene, intr-un ritm permanent crescator in ultimii ani, cu o evolutie exponentiala, avand o rata de crestere de 25% in 2003.

Evolutia puterii eoliene instalate pe plan mondial şi predicţii pe 1997-2010 (MW)

Sursa: World Wind Energy Association

Filiera eoliana este destul de dezvoltata in Europa, detinand pozitia de lider in topul energiilor regenerabile. Acest tip de energie regenerabila asigura necesarul de energie electrica pentru 10 milioane de locuitori. Dealtfel, 90% din producatorii de eoliene de medie si mare putere se afla in Europa.

Europa nu are decat 9% din potentialul eolian disponibil in lume, dar are 72% din puterea instalata in 2002. Ea a produs 50 TWh electricitate de origine eoliana in 2002, productia mondiala fiind de 70 TWh. Potentialul eolian tehnic disponibil in Europa este de 5000 TWh pe an.

(Sursa: Wind energy barometer-EuroObserv'ER 2004)

(Sursa: Wind energy barometer-EuroObserv'ER 2004)

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.

(Sursa: Wind energy barometer-EuroObserv'ER 2004)

III. Tipuri de eoliene

III.1. Componente clasice ale unei eoliene

III.2. Tipuri de eoliene

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.

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

Turbina eoliana cu ax orizontal

Functionarea eolienelor cu ax orizontal se bazeaza pe principiul morilor de vant. Cel mai adesea, rotorul acestor eoliene are trei pale cu un anumit profil aerodynamic, deoarece astfel se obtine un bun compromise intre coeficientul de putere, cost si viteza de rotatie a captorului eolian, ca si o ameliorare a aspectului estetic, fata de rotorul cu doua 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.