O vetrni energiji
Energija vetra je tako kot vodna energija posledica obsevanja Zemljinega površja s sončnimi žarki. Sonce različne dele kopnega, morja in ozračja segreva z različno jakostjo. Ko se toplejši ali vlažnejši zrak dviguje, podenj priteka hladnejši oziroma bolj suh zrak. Tako nastajajo zračni tokovi oziroma veter.
V preteklosti se je energija vetra uporabljala v prometu in transportu (jadrnice) ter seveda za pogon mlinov na veter in na sušnih območjih za črpanje vode. Dandanes se jadrnice uporabljajo le za rekreacijo in šport, mline na veter pa je nadomestila modernejša tehnologija. V omejenem obsegu obstaja le še uporaba vetra za črpanje vode. Na novo pa so se pojavile vetrne elektrarne, ki energijo vetra pretvarjajo v električno energijo. Te so zelo razširjene predvsem v razvitih državah, in sicer na dobro prevetrenih območjih.
Kako deluje vetrna elektrarna?
Vetrna elektrarna je elektroenergetski objekt, kjer z močjo vetra vrtimo vetrnico, s tem pa energijo vetra pretvarjamo v električno energijo.
Sodobne vetrne turbine so visoki stolpi z vetrnicami. Veter obrača vetrnice, ki so povezane z električnim generatorjem. Pomembno je, da so vetrne turbine postavljene na predelih s čim bolj konstantnim vetrom.
Pomen vetrne energije
Vetrna energija danes zadovoljuje manj kot odstotek svetovnih energetskih potreb, vendar je med najhitreje rastočimi panogami za proizvodnjo električne energije.
Še pred dvajsetimi leti smo gradili vetrne elektrarne z nazivno močjo okoli 50 kW, danes pa njihova povprečna nazivna moč znaša okoli 2 MW.
V Sloveniji imamo trenutno le eno večjo vetrno elektrarno (vetrna elektrarna z močjo 2,3 MW pri Dolenji vasi). Njihovo bolj razširjeno uporabo pri nas ovirajo predvsem težave z umeščanjem v prostor. Poleg tega v Sloveniji povprečne hitrosti vetra le na redkih območjih presegajo hitrosti od 3 do 5 m/s, kar je minimalna začetna hitrost vetra, potrebna za obratovanje vetrnih elektrarn.
Pri nas delujoče male vetrne elektrarne so postavljene v glavnem za lastno uporabo tam, kamor je težko napeljati elektroenergetsko infrastrukturo (npr. gorske koče).
Če bi želeli vetrno energijo bolje izkoristiti, bi morali postaviti vetrnice na velikih, dobro prevetrenih površinah, ki se v Sloveniji nahajajo predvsem na višje ležečih krajih (območja gorskih grebenov) in na nekaterih drugih lokacijah, kjer je povprečna hitrost vetra 50 metrov nad tlemi večja od 3 m/s.
Prednosti in slabosti vetrne energije
PREDNOSTI
- brezogljični vir energije (v fazi obratovanja);
- ko veter piha, je na razpolago poceni vir energije;
- v okolici vetrnic se zemlja še vedno lahko uporablja za obdelovanje; in
- oskrba z energijo, kjer vzpostavitev elektroenergetske infrastrukture ni možna (gorske koče).
SLABOSTI
- nestanovitnost vira: predvsem na slabo prevetrenih območjih ne zagotavlja zanesljive oskrbe z električno energijo (ni stalnega vetra – hitrost vetra in z njo tudi proizvodnja električne energije se spreminjata iz ure v uro);
- odvisnost vira od prevetrenosti potencialnih lokacij za postavitev vetrnih elektrarn
- cena električne energije iz vetra je višja od cene električne energije, proizvedene v hidroelektrarnah ali klasičnih termoelektrarnah na premog ali jedrsko energijo;
- velike vetrnice znajo biti v neposredni bližini zelo glasne.
… so vetrnice zasnovane za točno določene (idealne) hitrosti vetra, ki so značilne za območja, na katerih jih postavimo? Če je hitrost vetra mnogo večja od idealne hitrosti za neko vetrnico, je treba vetrnico izključiti.
… da po mnenju strokovnjakov razmak med vetrnicami na polju vetrnih elektrarn ne bi smel biti manjši od petkratnika njihovega premera, če ne želimo izgubljati velikega dela moči?
… v prihodnosti načrtujejo vetrne elektrarne moči več kot 10 MW na enoto in s premerom rotorja 190 m in več?
... večje vetrne elektrarne sicer prispevajo k ekonomiji obsega, vendar skupne moči na enoto površine ne povečajo bistveno? Med večjimi vetrnicami mora namreč biti tudi razdalja večja. Vetrna elektrarna z dvakrat večjo močjo bo tako zagotovila le približno 30 % več električne energije.
… je nemški fizik Albert Betz že leta 1919 izračunal največji delež energije vetra, ki ga lahko izkoristi ploščata vetrnica? Vetrnica namreč ne more izkoristiti celotne energije vetra, sicer bi bil upočasnjeni zrak za vetrnico v napoto pri samem vrtenju. Če je hitrost vetra za vetrnico enaka tretjini hitrosti vetra pred vetrnico, je moč, ki jo vetru odvzema vetrnica, enaka 16/27 celotne moči vetra (tj. 0,59). V praksi ocenimo, da je učinkovitost takšne vetrnice 50-odstotna.