Gazeta EL-Plus nr 2/2009

w których budowie wyspecjalizowali
się Holendrzy. Na rys. 1 pokazano wiatrak
typu holenderskiego znajdujący się
w Kaszubskim Parku Etnograficznym
Wdzydze. Pierwszy generator wiatrowy
energii elektrycznej powstał w Danii ok.
1890 roku, ale prawdziwy wzrost zainteresowania
wykorzystaniem wiatru do
generacji energii elektrycznej nastąpił po
kryzysie energetycznym w 1973 roku.
Rys. 1. Zabytkowy wiatrak w parku
krajobrazowym we Wdzydzach
ELEKTROWNIE WIATROWE
Elektrownia wiatrowa EW jest to zespół
urządzeń produkujących energię
elektryczną, wykorzystując do tego celu
Rys. 2. Zasada działania turbiny wiatrowej
turbiny wiatrowe. Energia elektryczna
uzyskana z wiatru jest ekologicznie
czysta, gdyż nie pociąga za sobą spalania
żadnego paliwa. Zasadę działania
turbiny wiatrowej przedstawia rys. 2.
Aby uzyskać 1 MW (megawat) mocy,
wirnik turbiny wiatrowej powinien
mieć średnicę około 50 metrów. Ponie-
30
0
P[kW]
Moc nominalna
waż duża konwencjonalna elektrownia
ma moc rzędu 1 GW (tj. 1 000 MW),
to jej zastąpienie wymagałoby zastosowania
ok. 1 000 takich generatorów
wiatrowych. Światowym potentatem
w produkcji energii wiatrowej są Niemcy
i USA (ok. 50% produkcji w odniesieniu
do całego globu).
W Niemczech jest obecnie ponad
16 000 turbin wiatrowych, mogących
zaspokajać 15% zapotrzebowania na
energię elektryczną. Niestety zjawisko
występowania tzw. ciszy wiatrowej powoduje,
że produkują tej energii zaledwie
3 – 6%. W 2003 roku upalne lato
nad większością obszaru Europy spowodowało
ciszę wiatrową o rozmiarach
klęski; stanęły wiatraki i gdyby nie konwencjonalne
źródła energii, na wielu terenach
zabrakłoby energii elektrycznej.
Elektrownie wiatrowe pracują zwykle
w przedziale prędkości wiatru 4
– 25 m/s. Przy prędkości mniejszej
od 4 m/s są osiągane zbyt małe moce,
natomiast przy prędkości większej
niż 30 m/s zespoły są wyłączane ze
względu na możliwość uszkodzeń mechanicznych.
Moc znamionowa wiatrowego
zespołu prądotwórczego jest
podawana przy określonej prędkości
wiatru, zwykle przy 10 – 14 m/s. Na
rys. 3. pokazano przykładowy wykres
mocy elektrowni wiatrowej w funkcji
prędkości wiatru.
Prędkość wiatru wzrasta wraz z wysokością
nad poziomem terenu, dlatego
śmigło turbiny wiatrowej umieszcza
się, szczególnie w przypadku dużych
urządzeń, na wysokości kilkudziesięciu
metrów nad ziemią. W zasadzie buduje
się turbiny o osi poziomej (rys. 4),
chociaż występują też turbiny wiatrowe
o osi pionowej (rys. 5).
3
Moc zawarta
w wietrze
Moc oddawana
przez elektrownię
V[m/s]
Rys. 3. Wykres mocy EW 30 kW w zależności od prędkości wiatru. Prędkość startowa 3 m/s,
przekroczenie 25 m/s powoduje wyłączenie ze względu na bezpieczeństwo mechaniczne
ELektroPlus Nr 2/2009 (15) 29
25
Rys. 4. Farma wiatrowa
Rys. 5. Turbina Darrieusa (lata 20-ste)