Perspective în dezvoltarea turbinelor eoliene de mare putere

I. Noțiuni generale Una dintre soluțiile alternative pentru obținerea de electricitate o reprezintă sistemele eoliene. O turbină are capacitatea de a oferi necesarul de electricitate la un nivel rezidențial, atunci când este dimensionată, proiectată și poziționată corespunzător. De asemenea, este important ca aceasta să fie situată într-o arie în care nu există nici un fel de obstacol, dar în care este prezent potențialul eolian optim.

Cum funcționează o turbină eoliană

Turbinele eoliene conțin un rotor cu pale fixate pe un ax orizontal sau vertical. Antrenat de puterea vântului, rotorul pune în mișcare un generator electric. Sistemul mecanic cuprinde și un multiplicator de viteză care acționează direct axul central al generatorului electric.

Curentul electric obținut poate fi transmis spre înmagazinare în baterii sau livrat în rețea spre distribuitori.

Părțile componente ale unei turbine eolienne

O turbină eoliană simplă este compusă din trei părți și anume:

- palele rotorului - captează energia vântului și o transmit către rotor;

- axa rotorului - leagă rotorul de generator;

- generatorul - produce curentul electric.

Majoritatea turbinelor eoliene sunt mai complexe, părțile componente ale acestora cuprinzând următoarele:

Turnul metallic- denumit și pilon, acesta susține turbina eoliană și permite accesul persoanelor responsabile în vederea executării operațiilor de întreținere necesare sau a reparațiilor. Turnul susține și ansamblul superior, din această cauză este necesar să reziste vânturilor extrem de puternice. Pe interior regăsim rețeaua de distribuție a energiei electrice, precum și scările de acces.

Fundația- are un rol foarte important, întrucât aceasta asigură rezistența mecanică a generatorului.

Nacela- este carcasa în care se montează mai multe elemente, rolul său fiind acela de a proteja componentele turbinei eoliene.

Aceasta cuprinde:

- cutia de viteze - crește viteza de rotație

dintre rotor și generator;

- generatorul - generează energia electrică;

- mecanismul de ajustare a poziției - aliniază turbinele cu axă orizontală cu direcția vântului. Cuprinde în general motoare electrice care rotesc întregul rotor spre stânga sau spre dreapta;

- senzorii și controlerele electronice - sisteme de control ale mecanismului de ajustare a poziției, senzori de viteză, sisteme de siguranță și de monitorizare;

- frâna mecanică - dacă vântul are o viteză prea mare, generatorul se poate defecta sau echipamentele pot fi supraîncărcate din cauza energiei produse. În aceste cazuri se folosește frâna mecanică.

- turnul - asigură poziționarea componentelor turbinei la o înălțime optimă.

Palele turbinei eoliene

Împreună cu butucul, alcătuiesc rotorul turbinei. Sunt confecționate cu aceleași tehnologii folosite și în industria aeronautică. Cel mai des este utilizat sistemul cu 3 pale.

Rotorul- butucul rotorului este montat pe arborele principal și permite montarea palelor turbinei. Este prevăzut cu un sistem care permite orientarea palelor pentru controlul vitezei de rotație a turbinei.

Generatorul- asigură producerea de energie electrică. Poate fi de curent continuu sau alternativ.

Invertorul- transformă curentul electric continuu în curent electric alternativ.

Bateriile de stocare- stochează energie și îți permit să le folosești și în zilele când turbina nu produce energie

Stația de distribuție- turbina transmite energia produsă prin intermediul unor cabluri electrice într-o stație de distribuție care este conectată la rețeaua națională de transport. Din stație, energia pleacă la consumatorii finali.

Anemometrul- măsoară viteza vântului. Este montat pe nacelă și pornește turbina atunci când viteza vântului depășește 3-4 m/s, respectiv o oprește atunci când viteza depășește 25 m/s.

Tipuri de turbine eoliene în funcție de structura acestora

Turbinele eoliene cu ax vertical

Sunt recomandate a fi utilizate în cazul construcțiilor civile individuale înalte. Sunt robuste, omni-direcționale și liniștite, în sensul că nu creează așa mult stres pe structura de sprijin.

Avantaje:

- generatoarele și cutiile de viteze pot fi plasate pe sol;

- sunt ușor de întreținut;

- turbinele nu trebuie să fie poziționate în vânt;

- produc un zgomot mai redus comparativ cu turbinele cu ax orizontal;

- costul instalării este mai redus;

- pornesc la viteze mici ale vântului;

- nu țin cont de direcția sau turbulențele vântului;

- se comportă bine la viteze mari ale vântului.

Dezavantaje:

- necesită o arie de captare a vântului de 2 ori mai mare decât turbinele cu ax orizontal;

- nu pot produce o putere la fel de mare precum turbinele o rizontale.

Turbinele eoliene cu ax orizontal

Funcționează pe principiul morilor de vânt. Sunt cele mai utilizate întrucât au un randament superior față de eolienele verticale. Cuprind 2 categorii:

- cele de amonte - unde vântul suflă pe fața palelor.

- cele de aval - unde vântul suflă pe spatele palelor.

Cea mai utilizată dispunere este cea în amonte, deoarece este mai simplă și are rezultate mai bune.

Avantaje:

- puterea mare produsă;

- randament ridicat.

Dezavantaje:

- sunt inconstante datorită variației vântului;

- produc destul de mult zgomot;

- sunt inestetice;

- necesită pentru instalare terenuri mari virane;

1. https://despre-energie.ro/ce-sunt-si-cum-functioneaza-turbinele-eoliene/

2. Institutul European din România- Studii de Strategie și Politici SPOS 2021- Studiul nr. 3 Pactul ecologic european: oportunități și provocări pentru dezvoltarea sustenabilă a României

3. Comisia Europeani, Bruxelles, 18.11.2020 C(2020) 7730 final- Document de orientare privind proiectele de energie eoliană și legislația UE privind natura

4. Pale îngropate. Marea problemă a turbinelor eoliene - Autocritica