Вятърна енергия

За мен ли е? |
Увод |
Колко струва? |
Какви са ползите? |
Упътване стъпка по стъпка |
Повече информация

За мен ли е?

За мен ли е?

Скоростта на вятъра за една област е променлива и затова го наричаме непостоянен източник на електричество. При спокойно време вятърните турбини не могат да генерират никакво електричество. Докато вятъра е малка част от цялото захранване с електричество, няма проблем да се интегрира вятърната енергия в електрическата мрежа.

Търсенето на електричество е различно през различното време на денят или денят от седмицата, така че във всяка електрическа мрежа има капацитет за по-голямо количество.

Когато духа вятър, електричеството от вятърните турбини може да бъде използвано за да замести централите, работещи със изкопаеми горива. Когато няма вятър, други източници на електричество могат да компенсират разликата.

Ако вятърният потенциал е добър и избраното място няма възпрепятстващи вятъра обекти, като например дървета, планини и застроени местности, е добро решение да се използва вятърна турбина за снабдяване с електричество.

Приложенията за вятърни турбини могат да са от полза за различни потребители:

* Собственици на домове
* Фермери и собственици на ранчо
* Местни общини
* Малки бизнеси (малки офиси, търговски сгради, училища)

Други причини, за да се използва вятърна енергия

* Малката вятърна централа произвежда възобновимо електричество без емисии на СО2 – тя е чист енергиен източник.
* Ценaта на вятърната енергия е равностойна с цената на конвенционалните енергийни източници.
* Вятърните турбини не са шумни. Възможно е да стоите под една турбина и да водите разговор, без да се наложи да повишавате гласа си. Големите модерни турбини са безшумни на разстояние от около 500 метра.
* Вятърните ферми са популярни сред фермерите защото, позволяват да се продължи да се
използва земята им за отглеждане на добитък или за различни посеви.
* Вятърната енергия е една от най-разпространените енергийни технологии. Проучвания на мнението редовно показват че, 8 от десет човека са за вятърната енергия и по-малко от един на десет (около5%) са против нея.

Свали

Начало

Увод

Какво е вятърна енергия?

Вятърна енергия е кинетичната енергия на движещият се въздушен поток. Чрез различни устройства тя се преобразува в електрична, механична или топлинна енергия.

Вятъра е носител на енергия, но първичен източник на енергия е Слънцето. Слънчевата радиация загрява различно сушата и водните площи. Разликата в температурите води до разлика в налягането и се поражда движението на въздушни маси наречено Вятър. Вятърните турбини трансформират тази енергия в полезни форми:
-за генериране на електричество, зареждане на батерии, изпомпване на вода или мелене на жито.

Най-лесният начин да разберете как работи една вятърна турбина е като знаете, че тя работи обратно на вентилатора. Вместо да се използва електричество, за да се прави вятър, както е при вентилаторите, при вятърните турбини се използва вятър, за да се прави електричество.

Характеристики на вятърната енергия

* Безплатен източник на енергия
* Непостоянство
* Предсказуем добив за голяма зона
* Предсказуем добив за по-дълъг период от време.
* Сравнително висок капиталов разход на киловат инсталирана мощност
* Сравнително малка заета площ
* Нищожно генериране на отпадъци през целият срок на експлоатация
* Много малки емисии на СО2 през целият срок на експлоатация.

Вятърна енергия

Големите модерни вятърни турбини функционират съвместно във вятърни паркове с цел производство на електричество за националната мрежа. Малките турбини се използват от домакинства и ферми в изолирани региони за посрещане на енергийни нужди.

Вятъра е чист, изобилен и възобновим енергиен източник на енергия и е най-бързо растящият източник за генериране на електричество в света днес. С безплатният си ресурс за гориво и напреднала технология, той е на път да стане главен енергиен източник за бъдещето.

Тази високотехнологична индустрия е най-развита в Европа. Въпреки че конвенционалните източници на гориво доминират при задоволяване на енергийните нужди, използването на вятърната енергия като източник на електричество се разраства все повече. Възобновяемите енергийни източници осигуряват около 5,4% от основните енергийни нужди на Европа и имат потенциала да осигуряват много повече.

Принципи на вятърната турбина

Вятърните турбини, както и вятърните мелници се поставят на висока кула, за да уловят повече от енергията на вятъра. Вятъра е по-силен и и е по-малко турбулентен високо над земята. По-бързият вятър съдържа повече механична енергия и постоянният поток е по-лесно да бъде трансформиран.

Турбините се монтират на кули, които са възможно най- високи. Кулите, които са разположени близо до брега са обикновено между 20-50 метра високи, а кулите които са разположени надалече от брега са до 100 метра високи. Турбините улавят вятърната енергия с пропелери.

Обикновено се поставят дву- или тре-лопатни винтове.

Роторни перки:Всяка от лопатите работи като крило на самолет. В подвижен въздушен поток на „крилото” действа подемна сила, породена от разликата в скоростите на обтичащия потока над и под крилото. В резултат перката се завърта, завърта генератора и той произвежда електричество.

Вятърните турбини могат да се използват самостоятелно, могат да бъдат свързани с националната мрежа или да се комбинират с фотоволтаични системи (слънчеви клетки). За обществено значим източник на вятърна енергия, голям брой вятърни турбини са построени обикновено заедно, за да образуват вятърна централа. Няколко доставчика на електричество днес използват вятърни централи, за да осигурят еленергия на своите клиенти.

Самостоятелните вятърни турбини се използват обикновено за изпомпване на вода или за захранване на ретранслатори за комуникации. Обаче, собствениците на къщи, фермери и собственици на ранчо във ветровити райони могат също така да използват вятърни турбини като по този начин си намалят сметките за електричество.

Малките вятърни системи имат също потенциал като разпръснати енергийни ресурси. Те могат да бъдат комбинирани с фотоволтаични модули, за да подобрят функционалността на системата.

Състояние на пазара, потенциал и прогрес

Употребата на вятърната енергия е най-бързо растяща в сравнение с другите възобновяеми енергийни източници и е потенциално ключова част от бъдеще, базирано на устойчиви, непридизвикващи замърсяване технологии. Европа е водеща в света по употреба на вятърна енергия: (вижте по-долу: Вятърен енергиен капацитет в Европа).

Европейската асоциация за вятърна енергия работи по проект Wind Force 12- глобален проект за достигане на 12% задоволяване на енергийните нужди с вятърна енергия до 2020.

Проучването показва, че няма технически, икономически или ресурсни ограничения за постигане на тази цел, но се изискват промени в политиката, за да постигне целият си потенциал вятърната енергия.

Политиката на асоциацията за Европа е да достигне 60.000 MW до 2010. Вятърният ресурс е огромен-над три пъти нуждата от електричество на целият свят днес.

Използване на вятърна енергия в света до краят на 2001

* Назначени около 70 000 човека
* Оборот от приблизително 5 милиарда долара
* Растеж с приблизително 40% годишно през последните 5 години
* Посрещане на нуждите от електричество на приблизително 35 милиона души
* Само през 2001, инсталиране на 6800 MW нов капацитет
* Инсталирането на нови вятърни централи надвишава иснталирането на атомни централи от 1999 насам.

Ключови бариери за напредък

Планиране: Разрешителният режим за инсталиране на вятърни турбини затруднява инвеститорите. Предложения да се опрости този режим ще улесни новите разработки.

Възражения относно естетиката на генераторите. Изискванията за естетика на вятърните инсталации сa доста по- големи от тези за инсталации за конвенционални горива.

Предразсъдъци: Има много предразсъдъци относно ограничената полза, свързана с непостоянната доставка на енергия и ефективност на ветрогенераторите.

Производство на вятърна енергия и търсене на електричество

Електричеството, което се произвежда от ветрогенератори има ниски текущи разходи благодарение на безплатното гориво. Но не е постоянно-налично е само когато духа вятър.

Да се използва вятърната енергия въпреки непостоянноста си е ключово предизвикателство в интеграцията на вятърната енергия в националната мрежа. Вижте също така Енергийно складиране по-долу.

Консумацията на електричество се променя непрекъснато, така че операторите на енергийната система трябва да приспособят това променливо търсене чрез доставка от различни централи.

Варирането, което се причинява от включването на ветрогенератори в системата трябва да бъде под нормалната променловост.Текущо приета най-добрата практика е, че вятърната енергия може да допринесе до 20% от търсенето за ел.енергия без да окаже влияние на способността за адаптация на доставката според търсенето.

Вятърната енергия ефективно намаля търсенето, което трябва да бъда посрещнато от други енергийни източници.Това често се описва като наличие на отрицателен ефект на натоварването на ел.мрежата.

В по-студените страни периода на наличие на вятърна енергия съвпада с търсенето на електроенергия през студените ветровити зимни дни. През това време турбините са най-продуктивни. В по-горещите страни, където върховото търсене на електричество е през летните дни за охлаждане, няма дотолкова добро съвпадение.

Ветроенергиен капацитет в Европа

Европа е световен лидер за вятърна енергия, с повече инсталиран капацитет от всеки друг регион в света. Това е нарастваща тенденция, която се очаква да продължи. Вятърната енергия е най-бързо разрастващият се енергиен сектор по света.

Вятърна енергия, инсталирана в Европа до краят на 2003

EU – 15 : 28,440 MW
EU – 25 : 28,542 MW

Общ капацитет: 28,706 MW

28440 мегавата покрива 2,4 % от общата консумация на електричество на Европейският съюз (15), което отговаря на нуждите за електричество на 35 милиона жители на страните на Евросъюза.

Повече за капацитета на вятърната енергия

За повече информация вижте на адрес: http://www.ewea.org.

Най-големите пазари на вятърна енергия са в Германия, Испания, Дания, Америка и Индия.

Две трети от съоръженията за вятърна енергия, инсталирани през 2001 са били в Европа.

Нов пазарен сектор се появява край моретата на Северна Европа с повече от 20 000 MW инсталирана мощност във вятърните паркове.

За Великобритания са били инсталирани около 1000 турбини, които могат да произвеждат повече от 550 MW електрическа мощност, достатъчна да снабдява над 330 000 домакинства.

Това отговаря само на 0,4% от електричеството на Великобитания и все пак страната има най-големият вятърен ресурс в Европа. Някои страни в Европа, особено Дания, вече генерират около 20% от електричеството си от вятърни паркове. Великобритания разполага дори с по-голям ресурс, чакащ да бъде разработен.

Бъдещето на вятърната енергия

Подобренията в технологиите за производство на вятърна енергия означават, че теченията довели до драматичния спад в цените на вятърна енергия, ще продължат да действат.

Страни по целият свят разработват цели за вятърна мощност. Пресметнато е че 22 000MW капацитет на вятърна енергия, под формата на 40 000 вятърни турбини ще бъде инсталиран през следващите 10 години.

Това представлява годишен пазар за около 2,4 милиарда евро. Европа със своите 6 компании, снабдяващи повече от половината световен пазар на вятърна енергия, се явява център на този бизнес.

Европа ще се облаготеделства много от този прогрес на вятърната енергия.

Енергийно съхранение

За променлив енергиен източник, какъвто е вятъра, складирането на енергия е решаващо, за да се покрият енергийните нужди.

В някои случаи, ветроенергийния потенциал не може да бъде реализиран, ако не се съхранява енергия. Слънчевата радиация също се променя през различните сезони, както и през денонощието.

Когато мощността на ветрогенераторите общо е не повече от 20% от общото търсене системите за вятърна енергия могат ефективно да използват мрежата за система за складиране. Наличността на енергия за съхранение по този начин може да окаже влияние на техническата, а оттам и на финансовата приложимост на този проект за вятърна енергия.

Много големи енергийни системи за съхранение бяха построени базирани на съхранението на потенциална енергия. Може да се изпомпа вода от едно езеро с по –ниско ниво към езеро с по-високо ниво по време на периоди с по-малко търсене и обратно през водните турбини когато има пиков момент в търсенето на електроенергия ( Помпено-акумулаторна Електрическа централа – ПАВЕЦ).

За по-малка мощност, енергията може да се складира в батерии за периоди с неблагоприятни климатични условия (обикновено, когато скоростта на вятъра е по-малко от 4 метра в
секунда и вятърната турбина не може да действа).

Обикновено се използват олово киселинни батерии или метал-хибридни, които са проектирани за приложения за възобновяеми източници. Европейска директива за премахване на някои вредни субстанции забрани оловото и все по-голяма приложение намират литиево-йонните акумулатори а вече и „горивните клетки”.

Свали

Свали

Свали

Начало

Колко струва?

С нарастването на пазара, цената на вятърната енергия падна драстично. Производствената цена на един киловатчас вятърна енергия е една пета от цената преди 20 години.

На места, благоприятни за вятъра, вятърните турбини биха могли да бъдат конкуренция на новите централи, използващи въглища, а също така и на централите на газ. Индивидуалните вятърни турбини са увеличили също така капацитета си, като най-големите от тях сега достигат около 3500 киловата.

Вятърната енергия вече е глобален енергиен източник и помага да се посрещнат увеличаващите се световни енергийни нужди.

Колко струва производството на електричество от вятър?

Вятърната енергия е една от най-евтините възобновяеми технологии. Тя се конкурира добре с новите екологично чисти станции, произвеждащи енергия чрез изгаряне на въглища и е по-евтина от атомните централи.

Цената на вятърната енергия е разнообразна в зависимост от много фактори. Средна цена за енергия за нова вятърна ферма на едно добро място е 0.07 евро на киловатчас.

Електричеството от малки вятърни ферми може да бъде по-скъпо.

Сравнение на цените на няколко енергийни източника, включително и вятърните турбини

Eнергиен източник	Обичаен размер на инсталацията	Цена на киловат при пиково натоварване и на киловатчас	Tипични употреби
Слънчева енергия (Фотоволтаици)	1-100 kиловата	€5 – 8.3 на kWp or 17 – 33 цента на kWh	Енергиен източник с основно натоварване Домакинства далече от мрежата, отдалечени индустриални приложения(телекомуникация), пътни маркировки и др.
Mикротурбини	30-300 kиловата	€835 – €1250  на инсталиран kWp или 10 до 15 цента на kWh	Могат да се използват при малки натоварвания, върхови и когенерационни приложения.
Горивни клетки	1-200 киловата	€2.5 – 3335 на kWp или 8 – 13 цента на Wh	Енергия за селски региони, отдалечени от мрежата.Tранспорт. Подходящи за малки натоварвания.
Вятърни турбини	10 киловата -2 Mегавата	€1250 – €2500 KWp 3 – 8 цента на kWh (цената е по-ниска при по-големите вятърни паркове).	Домове и ферми. Преработвателни индустрии. Отдалечени региони.
Двигатели с вътрешно горене	50 киловата до 5 мегавата	€335 – €750 на KWp	Утвърдени в употреба, използващи се от дълго време като подръжни приложения или такива за пикови натоварвания.

Колко електричество произвежда една вятърна турбина?

Една 600 киловатова вятърна турбина на подходящо място би произвеждала достатъчно електричество, за да посрещне годишните нужди от електричество на 375 домакинства (приблизително 600 мегаватчаса на година).

Цената на енергията зависи от: Разходите за инвестиция, разходи за поддръжка и функциониране, период на амортизация и енергията, която е произведена за една година.

Опростена формула за цена на енергия: p= C R/E + ce

Където:
p = цена на енергия
C = цена на инвестиция
R = период за възвръщане на капитала и лихви към него за една година
E = произведена енергия
ce = дял на разходи за подръжка и годишно функциониране

Информация за кредитният капацитет

Друг начин, по-който да се погледне на стойността на вятърната енергия е да се погледне на капацитетният и кредит. Капацитетният кредит на дадено количество вятърна енергия може да се разгледа като дадено количество енергия от конвенционални източници, което може да бъде “заместено” с енергия от ветрогенератор, без да се прави системата по-малко благонадеждна. Строенето на вятърни паркове също така помага да се избегне нуждата от строеж на атомни или термални централи.

В няколко европейски страни се провеждат проучвания как вятърната енергия може да се внедри най-добре в електрическата мрежа. Всяко проучване стига до заключението, че вятърната енергия има значителен кредитен капацитет. В Дания се използва капацитетен кредит 20-25%, когато се сравняват икономиите на новите технологии за възобновима енергия. Страната понастоящем получава около 20% от електричеството си от вятърна енергия.

Най-добрите източници на вятърна енергия са разположени по крайбрежните региони на Европа, Америка, Азия, Австралия, Антарктика. Няма абсолютни данни за величината на този глобален ресурс, но има регионални данни, които биха улеснили потенциалният потребител на вятърна енергия.

В отдалечени региони цената на електричество от други източници може да бъде US$ 0.1-0.2/kWh или повече и при тези случаи е икономически ефективно да се използва вятърна енергия, дори и при ниска скорост на вятъра.

В развития свят вятърната енергия се конкурира с въглищата и газта и има ниски генерационни разходи US$0.03-0.04/kWh. За тези търсения средно годишната скорост на вятъра е 8-9м/с и то в хълмисти и островни региони като тези в Гръцките острови, Ирландия, Великобритания, Южна Испания, Калифорния и др.

Увеличаването на разходите за енергия от конвенционални горива благоприятства върху възможността за използване на вятърна енергия и на по-малко хълмисти и ветровити региони.

Начало

Какви са ползите?

Ползите от вятърната енергия са следните:

* Опазване на околната среда
* Ниска цена-вятъра може да се конкурира с атомното гориво, въглищата и газта.
* Разновидност и сигурност на доставка
* Бърза разработка- вятърните генератори са адаптивни и бързо се инсталират
* Горивото е в изобилни количества, безплатно и неизчерпаемо
* Разходите могат да бъдат предвидени и не се влияят от промени в цената на горивото.

Други ползи от вятърната енергия

Основно предимство на вятърната енергия е, че при генерирането на електричество от нея липсват токсичните и влияещи негативно върху климата емисии, но има и други аргументи в полза на вятърната енергия.

Източника на гориво е широкоразпространен-повечето страни имат по-голям потенциал на вятърна енергия, отколкото резерви на хидроенергия или изкопаеми горива. По-важно е това, че местното производство намаля зависимостта от вноса на горива от малкото централизирани източници на изкопаеми горива, които са останали и се намират в политически нестабилни региони.

Вятъра е идеален за производство на електричество на местно ниво- Европейските вятърни схеми обикновено са паркове от по 10-40 турбини, осигуряващи достатъчно електричество за 4000-16000 домакинства. Някои страни като например Германия и Дания имат разположени по територията си и единични турбини. Електричеството може да бъде преведено директно към националната електрическа мрежа като се намаля диструбуцията на електричество и трансмисионните загуби. Електричеството от по-големи енергийни централи трябва да бъде насочено към енергийни линии с високо напрежение и да премине дълго разстояние преди да стигне до мястото на употреба.

Вятърната енергия е подходяща за островните общества- вятърните генератори могат да бъдат свързани с дизелови или слънчеви системи, които да служат като резервна система за снабдяване на енергия, когато не духа вятър.

Вятърната енергия носи по-малко риск-сравнително малкият размер на всяка една индивидуална вятърна турбина (или вятърен парк) намаля риска от технически проблеми в сравнение със същите при по-големи вятърни генератори. Вятърната енергия спомага за енергийното разнообразие- по-добре е за всяка държава да разчита на повече енергийни източници. Енергийният микс сред различните европейски страни е различен-някои страни разчитат повече на внос на енергия от други. Великобритания и Германия имат голямо разнообразие от горива, докато други зависят повече от течно гориво (Испания и Гърция), въглища (Дания) и атомно гориво (Франция и Белгия). Разширената употреба на вятърна енергия ще увеличи енергийното разнообразие и подобри сигурността на доставка на електричество. Енергийното разнообразие намаля международната политическа чувствителност относно резервите от изкопаеми горива, възможността от промени в цените на течното гориво и газ и рисковете свързани с атомната енергия.

Начало

Упътване стъпка по стъпка

Ако желаете да използвате вятърната енергия като източник на електрическа енергия, трябва да обърнете внимание на следните стъпки:

Имайте впредвид, че само най-малките и улеснени системи могат да бъдат от вида “направи си сам”, в случай че не сте експерт по вятърна енергия и не сте достатъчно обучен.

Проектите за големи вятърни турбини изискат наличие на висококвалифициран екип за дълъг период от време.

* Определете какъв е естественият потенциал на наличната вятърна енергия от местните метерелогочини станции или направете оценка на местният потенциал на вятъра чрез карти на ветровете. http://www.galeforce.uk.com/Europe_Wind.htm
* Определете годишната консумация на енергия за вашето приложение (електрични натоварвания за връзка към вятърната енергийна система)
* Използвайки по-долната таблица, определете вида генератор, който е най-подходящ за вашето приложение.
* Ако все още се съмнявате за този избор, консултирайте се със специалист.http://www.bwea.com; http://www.ewea.com
* Свържете се с няколко доставчици на техника и искайте оферти, базирани на ясно очертани изисквания.
* Анализирайте получените оферти и изберете офертата с най-добра цена и техника с добро качество.
* Поръчайте техниката, при получаване проверете доставената стока.
* Определете кое е най-подходящото място за инсталация.
* Прочетете техническите данни, доставени ви от доставчиците на техниката. Те ще ви помогнат да оперирате и поддържате системата при оптимални условия.
* Инсталирайте техниката. Ниско мощностни ситеми могат да бъдат инсталирани и без специалист.При високо мощностни системи, които са и технически по-сложни, инсталацията трябва да се направи от квалифицирани лица и компании.
* Пуснете в действие системата, оперирайте я и я поддържайте.

Таблицата по-долу се отнася за наличната енергия за няколко вида вятърно енергийни конвертери, използвани в малки вятърни централи.

Годишен добив на енергия на вятърна турбина за малки вятърни централи (диаметър на ротора между 1 и 16 метра), приемайки че: Ротора е покачен на 10 метрова кула.

Добива на енергия зависи от:
* размера на вятърната турбина
* средната скорост на вятъра, измерена на десет метра над земята

Размер на конвертери за вятърна енергия Енергийно производство на година в мегавати

Размер на ротора	Номинална мощност	V10 = 4m/s	V10 = 6m/s	V10 = 8m/s
10 m	20 kW	18	48	74
15 m	50 kW	48	130	200

Направете си собствена вятърна турбина

Има много добра книга по този въпрос-”Обучение за вятърна енергия” от Хю Пигот, налична в центъра за алтернативна технология.

Начало

За повече информация

Сайтове

http://www.ewea.org/index.html

http://www.bwea.com

http://www.erec-renewables.org/sources/default.htm

http://www.energy21.org.uk

www.cat.org.uk

Книги

Възобновима енергия – публикация на федералният министър за изследванията и технологиите, Германия,1992. Слънчева и вятърна енергия-специално международно издание, 2003.

Пол Хана (1996) Вятърни паркове във Великобритания, Британска асоциация за вятърна енергия, Лондон.

Г. Бойл (1996), Възобновима енергия, Енергия за устойчиво бъдеще, Свободен Университет/ Пресата към Оксфордският университет, Oксфорд

Периодични издания

Публикация Рефокус – Международно списание за възобновима енергия (Официално списание на ИСЕС-Международна общност за слънчева енергия) -2002 -2003

Свят за възобновима енергия

Преглед на Световната енергия

Начало

Източник: http://www.energytraining4europe.org