KAJ JE VETRNA ELEKTRARNA?
Vetrna elektrarna je sistem elementov za pretvorbo kinetične energije vetra v električno energijo. Pretvorba je čista, učinkovita in donosna.
Veter je drugi najpomembnejši obnovljivi vir energije
Vetrna energija je že v preteklosti igrala pomembno vlogo predvsem v državah z nizkim potencialom vodne energije. Prvi mlini na veter so bili v Evropi zgrajeni že v dvanajstem stoletju. Danes se za izrabo vetrne energije uporabljajo sodobne vetrne turbine z električnimi generatorji. To so pogonski stroji v katerih se kinetična energija vetra spreminja v mehansko delo, ki ga navadno uporabimo za proizvodnjo električne energije. Kljub temu za učinkovito pretvorbo energije vetra v električno energijo niso dovolj le vetrnice pač pa potrebujemo celoten sistem, ki se imenuje vetrna elektrarna.
Do konca leta 2012 je bila skupna nazivna moč vseh vetrnih elektrarn v EU več kot 100 GW, kar je 150 krat več kot je nazivna moč jedrske elektrarne Krško. Kljub pešanju gospodarstva industrija za proizvodnjo vetrnic beleži eksponentno rast, saj se instalirana moč vetrnih turbin vsako leto poveča za 30%, glede na preteklo leto. Na Danskem z vetrnimi elektrarnami pokrivajo več kot četrtino energetskih potreb. To kaže na velik potencial vetrne energije, saj za enkrat v svetu predstavlja le 2,5% vse proizvedene električne energije.
OSNOVNI ELEMENTI VETRNE ELEKTRARNE
Od vetrnice do vetrne elektrarne
Glavni gradnik vetrne elektrarne predstavlja vetrna turbina oz. vetrnica, ki je pritrjena na nosilnem stebru, čim višje od tal kjer so hitrosti vetra višje. Vetrne elektrarne, ki so vezane na elektroenergetsko omrežje potrebujejo še razsmernik, ki pretvarja enosmerno napetost v izmenično. Ta je preko zaščitnih elementov vezan na števec električne energije, ki meri proizvedeno električno energijo, ki jo po subvencionirani ceni prodajamo v omrežje.
VRSTE VETRNIH ELEKTRARN
Otočni sistemi
Gre za samooskrben sistem, ki nudi odlično rešitev za vse objekte, kjer je otežen dostop do elektroenergetskega omrežja. Pri otočnem sistemu je potrebna tudi namestitev akumulatorjev električne energije. Sistem se lahko dodatno optimira tako, da odvečno energijo preusmerimo na električni grelec za ogrevanje sanitarne vode.
Omrežni sistemi
Površine, kjer je dostop do elektroenergetskega omrežja mogoč, so primerne za izgradnjo omrežnih sistemov. Republika Slovenija namreč subvencionira prodajo električne energije iz obnovljivih virov energije, kar nam omogoča da elektriko prodajamo po višji ceni kot jo kupujemo.
Kombinirani sistemi
Kombinacija sončne in vetrne elektrarne nam omogoča sočasno izrabo energije sončnega sevanja in vetrne energije. Prednost je predvsem v enostavnejši inštalaciji in hitrejši izvedbi v primerjavi z ločeno postavitvijo sistemov. Tako imenovani hibridni sistemi vam omogočajo, da na majhni površini pridobite še več zelene energije.
NEKAJ O VETRNIH GENERATORJIH
Betzovo število in izkoristek vetrnice
Največjo moč vetrnice bi dobili, če bi se vsa kinetična energija vetra pretvorila v mehansko delo. To bi dosegli tako, da vetru, ki piha proti vetrnici »odvzamemo« vso hitrost. To je seveda nemogoče doseči, saj mora zrak za vetrnico odtekati in dati prostor novemu, ki priteka. Ta pogoj predstavlja Betzovo število, ki definira najvišjo možno vrednost izkoristka vetrne turbine, ki znaša 59,3%.
Moč vetrnice in hitrost vetra
Od moči s katero deluje vetrnica je odvisen izplen energije v nekem času. Pomembno je, da je moč vetrnice odvisna od tretje potence hitrosti vetra, zato že majhna sprememba hitrosti vetra povzroči znatno spremembo moči vetrnice. Za primer vzemimo npr. vetrnico HY-3000, ki ima pri hitrosti vetra 7 m/s moč 600 W, pri hitrosti 10 m/s 1750 W, pri hitrosti vetra 13 m/s pa doseže maksimalno moč 3500 W.
Moč vetrnice in premer rotorja
Na srečo tudi moč vetrnice narašča s premerom rotorja nelinearno. Tako ima vetrnica HY-400 premer rotorja 1,55 m in nazivno moč 400 W, HY-300 pa z samo enkrat daljšimi lopaticami doseže nazivno moč 3000 W.
Moč vetrnice in cena
Razveseljiv je tudi podatek, da bo pri večjih vetrnicah nižja tudi cena sistema na kW nazivne moči in za večje vetrne turbine znaša od 1,4 €/W.