Energii regenerabile - energia eoliană

Vântul este rezultatul activitatii energetice a soarelui si se formeaza datorita încalzirii neuniforme a suprafetei Pamântului. Miscarea maselor de aer se formeaza datorita temperaturilor diferite a doua puncte de pe globul pamântesc, având directia de la punctul cald la punctul rece.

Moara de vânt este strmo ul generatoarelor eoliene . Ea a aprut în Evul Mediu în Europa. Ea a functionat la început cu ax vertical. Mai târziu, morile se orientau dupa directia vântului si au fost puse pânze pentru a capta mai bine energia vântului. Prima moara de vânt cu pale profilate a aprut în secolul doisprezece. Chiar daca era foarte simpla, este totus i vorba de prima cercetare aerodinamic a palelor. Acestea au fost utilizate în principal pentru pomparea apei sau pentru macinarea grâului.

În perioada Renasterii, inventatori celebrii ca Leonardo da Vinci s-au interesat foarte intens de morile de vânt, ceea ce a condus la numeroase inovatii, uneori inutile. De atunci, morile s-au înmultit în Europa.

Revolutia industriala a oferit un nou început pentru morile de vânt, prin aparitia de noi materiale. In consecinta, utilizarea metalului a permis modificare formei turnului si cresterea considerabila a masinilor pe care le numim pe scurt "eoliene".

Evolutia electricitatii în secolul XX a determinat aparitia primelor eoliene moderne. Este studiata profilul palelor, iar inginerii se inspira dupa profilul aripilor de avion.

În prezent, eolienele sunt, aproape în totalitate cu ax orizontal, cu exceptia modelelor cu ax vertical ca cele cu rotor Savonius si Darrieus, care sunt înca utilizate, dar sunt pe cale de disparitie. Ultimele inovatii permit functionarea eolienelor cu viteza variabila, respectiv reglarea vitezei turbinei eoliene în functie de viteza vântului.

Principiul de functionare

Energia de origine eolian face parte din energiile regenerabile. Aero-generatorul utilizeaza energia cinetica a vântului pentru a antrena arborele rotorului sau: aceasta este transformata în energie mecanica, care la rândul ei este transformata în energie electrica de catre generatorul cuplat mechanic la turbina eoliana. Acest cuplaj mecanic se poate face fie direct, daca turbina si generatorul au viteze de acelasi ordin de marime, fie se poate realiza prin intermediul unui multiplicator de viteza. În sfârsit, exista mai multe posibilitati de a utiliza energia electrica produsa: fie este stocat în acumulatori, fie

este distribuita prin intermediul unei retele electrice, fie sunt alimentate sarcini izolate. Sistemele eoliene de conversie au si pierderi. Astfel, se poate mentiona un randament de ordinul a 59 % pentru rotorul eolienei, 96% al multiplicatorului. Trebuie luate în considerare, de asemenea, pierderile generatorului si ale eventualelor sisteme de conversie.

Tipuri de instalari

O eoliana ocupa o suprafata mica pe sol. Acesta este un foarte mare avantaj, deoarece perturba putin locatia unde este instalata, permitând mentinerea activitatilor industriale sau agricole din apropiere.

Se pot întâlni eoliene numite individuale, instalate în locatii izolate. Eoliana nu este racordata la retea, nu este conectata cu alte eoliene.

În caz contrar, eolienele sunt grupate sub forma unor ferme eoliene. Instalarile se pot face pe sol, sau, din ce în ce mai mult, în largul marilor, sub forma unor ferme eoliene offshore, în cazul carora prezenta vântului este mai regulat. Acest tip de instalare reduce dezavantajul sonor si amelioreaza estetica.

Orientarea axului

Exista mai multe tipuri de eoliene. Se disting însa doua mari familii: eoliene cu ax vertical si 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 mic, având înltimea de 0,1 - 0,5 din înaltimea rotorului.

Aceasta permite amplasarea întregului echipament de conversie a energiei (multiplicator, generator) la piciorul eolienei, facilitând astfel operatiunile de întretinere. În plus, nu este necesara utilizarea unui dispozitiv de orientare a rotorului, ca în cazul eolienelor cu ax orizontal. Totusi, vântul are intensitate redusa la nivelul solului, ceea ce determina un randament redus al eolienei, aceasta fiind supus si turbulentelor de vânt. În plus, aceste eoliene trebuiesc antrenate pentru a porni, pilonul este supus unor solicitri mecanice importante. Din acest motive, în prezent, constructorii de eoliene s-au orientat

cu precadere catre eolienele cu ax orizontal.

Cele mai raspândite dou structuri de eoliene cu ax vertical se bazeaza pe principiul tractiunii diferentiale sau a variatiei periodice a incidentei:

• Rotorul lui Savonius în cazul caruia, functionarea se bazeaza pe principiul tractiunii diferentiale.

Eforturile exercitate de vânt asupra fiecareia din fetele unui corp curbat au intensitati diferite. Rezulta un cuplu care determina rotirea ansamblului.

• Rotorul lui Darrieus se bazeaza pe principiul variatiei periodice a incidentei. Un profil plasat într-un curent de aer, în functie de diferitele unghiuri, este supus unor forte ale caror intensitate si directie sunt diferite. Rezultanta acestor forte determina aparitia unui cuplu motor care roteste dispozitivul.

Eoliene cu ax orizontal

Functionarea eolienelor cu ax orizontal se bazeaza pe principiul morilor de vânt. Cel mai adesea, rotorul acestor eoliene are trei pale cu un anumit profil aerodinamic, deoarece astfel se obtine un bun compromis între 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 putin supuse unor solicitari mecanice importante si au un cost mai scazut.