Energia eoliana - Energia vantului si mediul inconjurator

Energia eoliana

1. Scurt istoric

Inca de la inceputurile istoriei, omul a exploatat energia eoliana. Cu ajutorul energiei eoliene se deplasau vasele de-lungul Nilului inca din 5000 i.Hr. pana in 200 i.Hr. , morile simple de vant din China pompau apa, in timp ce morile de vant pe axa verticala cu panze tesute din trestie erau folosite pentru macinarea boabelor in Persia si Orientul Mijlociu.

Noi cai de utilizare a energiei eoliene s-au raspandit in intreaga lume. Inca din secolul XI, populatia din Orientul Mijlociu folosea morile de vant pentru productia de mancare in mare parte. Vanzatorii si cruciatii au adus aceasta idee inapoi in Europa.

Olandezii au imbunatatit modelul morii de vant si l-au adaptat pentru a seca lacuri si mlastini din delta Rinului. Cand colonistii au dus aceasta tehnologie in Lumea Noua la sfarsitul secolului 19, au inceput sa foloseasca morile de vant pentru a pompa apa pentru ferme, si mai tarziu, pentru a genera electricitate pentru locuinte si industrie.

Industrializarea, la inceput in Europa si mai tarziu in America, a dus la un declin treptat in folosirea morilor de vant. In Europa, motorul cu aburi a inlocuit morile de vant care pompau apa. In anul 1930, programele Administratiei Electrificarii Rurale, au adus majoritatii zonelor rurale din SUA, electricitate ieftina.

In orice caz, industrializarea a accelerat de asemenea dezvoltarea morilor de vant la o scara mai mare pentru generarea electricitatii. Cunoscute sub numele de turbine de vant, aceste aparate au aparut in Danemarca inca din 1890. In 1940, cea mai mare turbina de vant la momentul respectiv, a inceput sa functioneze pe varful dealului Vermont.

Aceasta turbina, raportata la 1.25 megawati la vanturi cu viteze de 30 mp, a alimentat cu electricitate reteaua serviciului de utilitate publica pentru cateva luni in timpul celui de-al doilea razboi mondial.

Utilizarea energiei eoliene a variat intotdeauna in functie de pretul carburantilor. Cand pretul acestor carburanti a scazut , interesul pentru turbinele de vant a scazut de asemenea.

Dar cand pretul petrolului a crescut semnificativ in anul 1970, si interesul pentru utilizarea energiei eoliene a crescut.

Tehnologia turbinei de vant R&D care a urmat embargourile de petrol din 1970, a imbunatatit vechile idei si a introdus unele noi in legatura cu convertirea energiei eoliene in energie utilizabila. Multe dintre aceste idei au fost demonstrate in ferme eoliene si statii eoliene - grupuri de turbine care alimentau cu electricitate - in SUA si Europa.

In ziua de azi, experimentele efectuate timp de mai mult de un deceniu de operare a statiilor eoliene, impreuna cu R&D, au adus curentul electric rezultat din energia eoliana foarte aproape de a fi utilizat constant in unele locuri. Energia eoliana este o energie care s-a dezvoltat foarte rapid si se dezvolta in continuare. Aceasta va alimenta in curand industria, afacerile si locuintele cu energie electrica.

2.Energia vantului si mediul inconjurator

Sectorul mondial al energiei eoliene a inregistrat un nou record in anul 2005. Conform datelor furnizate de Consiliul Mondial al Energiei Eoliene ( GWEC- Global Wind Energy Council) pentru 2005, instalarea celor 11,769 megawatt (MW), fata de cei 8,207 MW instalati in anul anterior reprezinta o crestere de 43.4% suplimentar la cresterea anuala a pietii globale. Costurile totale generate de instalarea noului echipament a depasit suma de 12 miliarde de euro sau 14 miliarde de dolari. Tarile fruntase din punct de vedere al capacitatii totale instalate sunt Germania(18,428MW), Spania(10,027MW), SUA(9,149MW),India(4,430MW) si Danemarca(3,122MW). India a depasit astfel Danemarca ocupand locul 4 in topul celor mai mari piete ale energiei eoliene globale. Alte tari precum Italia, Anglia, Tarile de Nord, China, Japonia, si Portugalia au ajuns la aproximativ 1000 MW instalati.

Din punct de vedere al instalarii de noi ferme eoliene in anul 2005, clasamentul sta putin altfel, astfel SUA conduce cu 2,431MV, urmata de Germania cu 1,808MV, Spania cu 1,764MV, India cu 1,403MV, Portugalia cu 500MV si China cu 498MV. Din acest clasament reiese ca noile tari iesite pe piata energiei eoliene, precum China si Portugalia prind teren in fata conducatorilor.

Turbinele de vant pentru producerea energiei electrice, sunt o forma unica si ecologica, de a produce energie oriunde este nevoie. Acestea au fost dezvoltate special pentru a face fata oricarui mediu, oricat de ostil ar fi. Designul lor unic garanteaza eficienta, longevitatea si un minim de intretinere.

Fiind o sursa de energie neconventionala, obtinuta dintr-o materie prima permanenta pe Pamant, energia vantului poate contribui semnificativ la reducerea distrugerilor cauzate de combustibilii fosili. Cu toate acestea, si ea are un impact asupra naturii.

2. Avantaje

Spre deosebire de celelalte surse de energie, puterea vantului este inepuizabila, nu polueaza mediul si nu degajeaza emisii ce duc producerea ploilor acide sau la amplificarea efectului de sera.

Energia eoliana beneficiaza de una dintre cele mai ieftine tehnologii de productie, costand intre 4 si 6 eurocenti pe kilowatt/ora.

Turbinele eoliene se pot construi langa ferme, imbunatatind economia in zonele rurale unde intensitatea vantului este mai mare. De asemenea nu afecteaza activitatea fermierilor pentru ca ocupa o suprafata relativ mica.

Totusi unul dintre cele mai mari avantaje ale acestor generatoare o reprezinta longevitatea acestora, fara sau cu foarte putine investitii suplimentare de la momentul instalarii.

Un grup de cercetatori au reusit sa dovedeasca ca turbinele folosite pentru uz marin trebuie sa genereze energie aproximativ 6.8 luni, inainte sa produca la fel de multa energie cat a fost necesara pentru constructia ei. Asta inseamna ca aceste turbine isi castiga valoarea de aproximativ 35 de ori pe durata totala de functionare.

Mai mult decat atat, daca este instalata intr-un loc propice    ea va genera aproximativ 280 de mii de MWh in 20 de ani, astfel salvand mediul de aproximativ 230 de mii de tone de CO2, generate de o centrala pe baza de fosili.

3. Dezavantaje

Pentru a avea succes, energia eoliana trebuie sa fie apropiata ca pret de energia conventionala. Dar in acest caz, competitivitatea pretului depinde de activitatea maselor de aer din acea zona. Chiar daca in ultimul deceniu costul producerii energiei eoliene a scazut dramatic, este necesara o investitie mai mare in acest domeniu decat in cel al termocentralelor. Pentru a deveni mai profitabila, trebuiesc finantate proiectele de dezvoltare a tehnologiei de productie.

Marele dezavantaj il constituie faptul ca vanturile nu au activitate continua si de aceea nu pot furniza energie tot timpul. Iar puterea vantului nu poate fi stocata si utilizata la nevoie precum combustibilii solizi. Alt dezavantaj este ca nu toate vanturile sunt suficient de puternice, sau de dese pentru a putea fi valorificate.

Zonele cu activitate intensa a vanturilor se afla de obicei in zone izolate, departe de orase, unde este necesara.

Dezvoltarea energiei eoliene intra in competitie cu alte utilizari, mai profitabile, ale terenului respectiv.

In ciuda faptului ca centralele eoliene au o influenta redusa asupra mediului in comparatie cu alte tipuri de centrale, apar nemultumiri datorita zgomotului produs de elice, efectului estetic si s-au raportat cazuri in care au fost omorate pasarile la impactul cu elicele generatoarelor. La ora actuala, aceste probleme au fost remediate sau mult reduse prin progresul tehnologic sau prin mai buna pozitionare a centralelor.

Harta globala a vanturilor

4.Prelucrare

Din toata masa de energie solara care cade pe Pamant, doar 1-2% devine in final vant. Cu toate acestea, s-a estimat ca daca toata aceasta energie din partea vantului ar fi folosita in mod eficient, s-ar produce de 10 ori mai multa energie electrica decat este folosita de oameni pe an. Dar cantitatea de energie obtinuta depinde foarte mult de locul unde sunt plasate aceste generatoare eoliene.

Vantul poate crea mai multe forme de energie, nu numai electrica. Poate pune in miscare diverse masini, poate genera chiar si caldura, o flexibilitate care nu se gaseste la alte surse de energie.

Aceasta energie vine de fapt de la energia de miscare, sau energia cinetica pe care acesta o poseda. Energia din vant se poate obtine prin absorbirea unei parti din energia cinetica a acestuia, astfel reducandu-i viteza. Cu cat un generator de energie eoliana este mai eficient, cu atat mai multa energie cinetica este absorbita, si cu atat mai redusa este viteza vantului la iesire.

Un teoretician pe nume Benz a aratat cu ajutorul matematicii ca nici o moara de vant nu poate da un randament mai mare de 60%, adica din totalul energiei cinetice care loveste moara de vant numai 60% va putea fi transformata.

Viteza vantului creste odata cu inaltimea. De ce? Pentru ca aerul de la sol este oprit din drum, de plante, animale, cladiri, masini etc. De aceea majoritatea generatoarelor de energie eoliana sunt asezate in zone inalte.

Cantitatea de energie obtinuta din vant depinde foarte mult de viteza acestuia, astfel un vant care sufla cu 55km/h are de 27 de ori mai multa energie decat unul care sufla la o viteza de 35km/h. De aceea aceste geratoare sunt construite sa reziste si la cele mai "rapide" vanturi, gasite in general in zonele de coasta sau pe munte. Cea mai buna cale de a afla daca un loc este propice pentru asemenea generatoare este sa masori viteza vantului aproximativ timp de 18 luni, cu un instrument numit anemometru. Acesta masura nu numai viteza, ci si sensul si directia vantului, inregistrandu-le pe un calculator pentru analize ulterioare.

In lume multe dintre tarile mai dezvoltate au inceput sa investeasca in asemenea generatoare, fie pentru ca sunt ieftin de construit fie pentru ca nu sunt poluante, mai ales in SUA si Danemarca. Nu mai exista nici o indoiala ca energia eoliana este viitorul, si ca este extraordinar de rentabila. De aceea se cauta metode de imbunatatire a acestora, si metode de a gasi noi locuri propice pentru asemenea generatoare.

5. Tipuri de generatoare

Exista momentan 2 tipuri de generatoare eoliene. Cu ax orizontal sau cu ax vertical. Ambele tipuri pot fi construite fie pentru vanturi de viteza mare fie pentru vanturi de viteza mica.

a. Generatoarele pentru vanturi de viteza mica

Acestea sunt folosite pentru macinarea graului, sau pomparea apei. Astfel de generatoare se gasesc peste tot in lume, cu precadere in Olanda si zona mediteraneana, care folosesc generatoarele cu palete formate din panza fixata pe rame de lemn. Acestea sunt generatoare cu ax orizontal.

Motoarele Savonius, sunt un tip de motoare de viteza mica foarte folositoare, si usor de construit. Acestea sunt motoare cu ax vertical. Motoarele cu ax vertical sunt mai putin rentabile decat cele cu ax orizontal. Cu toate acestea, generatoarele cu ax orizontal, au nevoie sa fie indreptate contrar vantului. Generatoarele mai mici de acest fel au de obicei au instalate un reglator de directie astfel incat sa se poata intoarce singure in functie de directia vantului. Dar cele mai mari si mai complexe de multe ori au nevoie de sisteme complicate de intoarcere.

Din acest punct de vedere generatoarele cu ax vertical sunt mai avantajoase deoarece pot profita de pe urma vantului din orice directie. Ele sunt in special folositoare in zonele in care vantul nu mentine o directie constanta. Astfel comparativ cu cele cu ax orizontal, axul vertical permite producerea cu aproximativ 50% mai multa energie decat modelele clasice.

b. Generatoarele de viteza mare

Acestea sunt folosite in special pentru a propulsa generatoarele de electricitate la viteza necesara pentru un randament mai mare.

Cea mai folosita forma de generator de mare viteza cu ax orizontal foloseste 2, 3 sau 4 elice. Elicele sunt construite cu un design special care permite captarea unei cantitati cat mai mari de energie a vantului pentru generatoarele de electricitate. Desi sunt considerate ca fiind cele mai eficiente generatoare de acest tip, ele necesita vanturi cu o viteza mai mare de 5m/s, intrucat sub aceasta viteza ele nu pot functiona.

Si unele generatoare cu ax vertical pot fi de viteza mare, cum ar fi generatorul Darrieus, care e format din 2 elice montate pe un ax orizontal rotitor. Problema cu acest generator este ca nu se porneste singur. Ele incepe sa genereze energie numai cand atinge o treime din viteza vantului, si de aceea are nevoie de un sistem exterior de pornire care sa-l aduca la viteza care trebuie, fie de un generator electric, fie de un motor Savonius.

6. Viitorul

Industria energiei eoliene creste foarte repede, iar in fiecare an noi metode de captare a acesteia se descopera. Deja mai multe tari au inceput sa foloseasca din ce in ce mai mult generatoare de vant, si deja se discuta integrarea lor in afara tarmurile , prin conexiunea lor cu generatoarele de valuri.

Intr-un timp foarte scurt energia eoliana    a inceput sa concureze cot la cot cu cea de combustibili fosili si nucleara avand marele avantaj ca este gratuita, nu exista pericolul de a ramane fara resurse, si nu este poluanta.

7. Aplicatii

Masina de facut bule

Cine a zis ca energia eoliana nu poate fi folosita si pentru amuzament s-a inselat amarnic. Iata cum puteti crea propria voastra masina de facut bule de sapun, folosind urmatoarele materiale:

2 sticle de un litru

Rigla si creion

2 bete de amestecat vopseaua

Tuburi de vopsea (preferabil Tempera) si pensule

2 dopuri de pluta

2 cuie

Pistol de lipit

3 bete de 14 cm lungime si 1cm grosime de lemn

4 modele de facut baloane (capacelele de la solutiile gasite pe piata)

O sticla de 2 litri

6 elastice rezistente (preferabil genul folosite la prinderea banilor)

Pietricele

1 tava mai mare de plastic (se pot folosi si 2 sticle de 1 litru)

P1:

Taie 4 elice de 12 cm lungime si 6 latime de pe sticlele de un litru. Pe acestea le indoiti pe lungime la 3 cm. La fiecare fa 4 taieturi de circa 3 cm pe una din parti, cele doua aflandu-se la aproximativ 2,5 cm. In pasul 5 vei trece betele de amestecat vopseaua, prin aceste gauri (inca nu am ajuns acolo asa ca stati cuminti)

P2:

Lipeste cele doua bete de amestecat vopseaua astfel incat sa se formeze un plus. Dupa ce lipiciul s-a intarit, prin centrul plusului fa o gaura de 3 mm raza. Vopseste-le pe ele dar si cele 3 bete mai lungi.

P3:

Taie un dop de pluta in doua si prin centru uneia din jumatati trage cuiul astfel incat acesta sa se roteasca usor. Lipeste dopul perforat de amestecatoare folosind cuiul ca ghidaj pentru a alini gaurile formate in pasul anterior. (scoate cuiul inainte sa se usuce lipiciul complet)

P4:

Fa o gaura prin mijlocul dopului de la una din sticle, cu ajutorul cuiului. Din ce ti-a mai ramas din sticla de plastic taiata, mai taie 2 cerculete de 2,5 cm diametru. Creeaza cate o gaura in centrul fiecareia. In ordinea urmatoare fixeaza-le pe cui : capacul de plastic, 1 cerculet, elicea (formata la P1 si P2), al doilea cerculet. Fixeaza cuiul in dopul netaiat, si largeste fiecare gaura pana totul se invarte usor.

P:5

Fixeaza prin taieturi, fiecare elice din plastic formata la pasul 1 prin cate o amestecatoare astfel incat elicea sa fie complet formata.

P6:

Cu ajutorul unui parinte taie in sticla de 2 litri 3 gauri, prin care sa treaca cele 3 bete mai lungi (trebuie sa iasa pe partea cealalta ca sa fie fixe) astfel: 2 in fata care sa formeze un V intors si unul in spate care sa se indeparteze de sticla. La fiecare capat al betelor infasoara elasticele. Adauga in sticle pietricele pentru balast. Prin gura sticlei introdu dopul cu elicea.

P7:

Pentru bazin, foloseste tava mai mare sau taie una din sticle la 1cm de baza, si umple-o cu solutie de facut bule. Aseaza morisca in asa fel incat pletele sa se scufunde in solutie cand se invart.

Daca ai facut totul bine cam asa ar trebui sa arate →

8.Propriul generator de electricitate pe baza de vant

Pentru acest mini generator ai nevoie de urmatoarele elemente

Un mic motoras de care poti atasa o elice

Un bec

Scotch

O bucata de lemn

2 bucati de sarma izolata

P1. Lipeste motorasul de bucata de lemn folosind scotchul. Ai grija sa-ti ramana loc pentru elice in afara placii de lemn!

P2.Leaga cele doua sarme de motor si bec folosind scotch

P3. Fie foloseste un ventilator ori du inventia afara la vant. Daca elicea se invarte si becul se aprinde ai reusit daca nu mai incearca!

Aerul cald se ridica. DOVEDESTE-O!

Acesta este de fapt un mic experiment cu scopul de a demonstra ca aerul cald se ridica, inlocuindu-l pe cel rece, creand astfel vantul ascendent.

Ai nevoie de urmatoarele:

• O bucata de sfoara subtire, atu.
• O bucata de hartie mai groasa, eventual un carton subtire
• Foarfeca
• O sursa de caldura (o lampa, nu va jucati cu focul)

P1. Taie hartia in forma de spirala apoi trage centrul usor in sus, pentru a obtine o usoara forma de sarpe

P2. Leaga ata de centrul spiralei

P3. Tine spirala deasupra lampii, ce observi? (Pssssst.ar trebui sa se roteasca..)

REpower 5M-Tehnologie dovedita in noi dimensiuni

Construita pe calitatile dovedite ale generatoarelor MD si MM, generatorul 5M a fost construit special pentru uz marin. Generatorul 5M este momentan cel mai mare generator de energie electrica eoliana din lume avand o putere instalata de 5MW, un rotor cu diametrul de 126 de metri, si cu o inaltime de 90 de metri pe mare si 120 pe uscat.

Redactati un eseu pe tema acestui generator gigant, folosind informatii din diverse surse.