Elektrownia wiatrowa
Elektrownia wiatrowaElektrownia wiatrowa w
Pucku
Middelgrunden – elektrownia wiatrowa na morzu, w cieśninie
Sund
, 3,5 km od
Kopenhagi
. Elektrownia wiatrowa to zespół urządzeń produkujących
energię elektryczną
, wykorzystujących do tego
turbiny wiatrowe
.
Energia
elektryczna uzyskana z
wiatru
jest uznawana za
ekologicznie
czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą
spalania
żadnego
paliwa
. Światowym potentatem w produkcji energii wiatrowej są
Niemcy
(ok. 40% produkcji w skali całego globu). WydajnośćAby uzyskać 1
M
W
(megawat)
mocy
,
wirnik
turbiny
wiatrowej powinien mieć średnicę około 50
metrów
. Ponieważ duża konwencjonalna
elektrownia
ma moc sięgającą 1
GW
(gigawata), tj. 1000
MW
, to jej zastąpienie wymagałoby teoretycznie użycia ok. 1000 takich generatorów wiatrowych. W rzeczywistości elektrownie wiatrowe pracują ok. 1500 – 2000 godzin rocznie, tj. trzykrotnie krócej niż siłownie konwencjonalne i atomowe. Zatem aby wyprodukować tyle samo energii elektrycznej co jedna duża siłownia klasyczna potrzeba ok. 3000 elektrowni wiatrowych o mocy 1 MW. W niektórych krajach budowane są elektrownie wiatrowe składające się z wielu ustawionych blisko siebie turbin – tzw.
farmy wiatrowe
. Na polskim wybrzeżu Bałtyku oddano do użytku w
2006
roku taką farmę w miejscowości Tymień (25 wiatraków o mocy 2 MW każdy = 50 MW). Opinia publiczna bywa niekiedy nieprzychylna takim inwestycjom, gdyż szpecą one krajobraz, generują uciążliwy hałas, oraz stanowią zagrożenie dla ptaków (urazy mechaniczne oraz zakłócenia w ptasiej nawigacji). Dlatego też przyszłość elektrowni takiego typu jest niepewna. Jednak niewielkie pojedyncze turbiny mogą być dobrym źródłem energii w miejscach oddalonych od centrów cywilizacyjnych, gdzie brak jest połączenia z krajową
siecią energetyczną
. Oceny mocy wiatru dokonywane są globalnie na podstawie pomiarów i wyników modeli numerycznych. Archer i Jacobson (2003, 2006) opracowali mapy mocy wiatru na wysokości 80 m. Lokalnie oceny wiatru dokonuje się używając mezoskalowych modeli numerycznych, które pozwalają na zejście do skali 2-10 km, a oceny mocy wiatru na skali 100-200 m dokonuje się za pomocą prostszych modeli, często uwzględniających lokalne warunki topograficzne (Pinard i inni, 2005). W
Polsce
tylko w niewielu miejscach sezonowo prędkość wiatru przekracza 4 m/s, co uznawane jest za minimum, aby mogły pracować urządzenia prądotwórcze wiatraków energetycznych. Średnia prędkość wiatrów wynosi 2,8 m/s w porze letniej i 3,8 m/s w zimie. Konsekwencją niskiej wietrzności jest to, że elektrownia wiatrowa wybudowana w
Danii
dostarczy 100
kW
(kilowatów), podczas gdy taka sama elektrownia wybudowana w rejonie
Szczecina
dostarczy tylko 17,3
kW
. Na terenie Polski przeważają strefy ciszy wiatrowej. Najlepsze warunki wiatrowe w Polsce panują nad
Bałtykiem
, w okolicach
Suwalszczyzny
oraz na Podkarpaciu. Polskimi "zagłębiami wiatrowymi" są przybrzeżne pasy w okolicach
Darłowa
i
Pucka
. Obecnie rola energii wiatrowej w
bilansie energetycznym
Polski jest niewielka, jednak sytuacja ta stopniowo ulega zmianie. Najlepiej rozwiniętą w
Europie
energetykę wiatrową mają sąsiadujące z Polską
Niemcy
. Jednakże i oni mieli już okazję zetknąć się z problemem ciszy wiatrowej. 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 prądu. Problem ciszy wiatrowej wydaje się być niedocenianą do tej pory przeszkodą w planach wykorzystania energii wiatru – w
Niemczech
istnieje ok. 16 tysięcy turbin wiatrowych, mogących zaspokajać do 15% zapotrzebowania na energię elektryczną, jednak problemy ze zjawiskiem ciszy wiatrowej powodują, że produkują tej energii zaledwie 3%. Pędnik, elektrycznej turbiny wiatrowej w Rębielicach Królewskich Wpływ na klimatElektrownie wiatrowe mogą wpływać na lokalny
klimat
– większe skupiska wiatraków mogą być przyczyną zmniejszenia prędkości wiatru (Roy i inni, 2004). Keith i inni (2004) oceniają, że bardzo duże ilości energii generowane przez elektrownie wiatrowe mogą wpływać na klimat w skali kontynentalnej, ale mają minimalny wpływ na zmiany temperatury. KontrowersjeZdaniem przeciwników elektrownie wiatrowe, jako uzależnione od warunków pogodowych, wymuszają na tradycyjnej energetyce utrzymywanie rezerwy mocy, tak aby w każdej chwili można było zastąpić lub uzupełnić spadek mocy dostarczanej przez elektrownie wiatrowe. Duża bezwładność czasowa elektrowni cieplnych, oraz uwarunkowania techniczne sprawiają, że muszą one pracować z pewną mocą, mimo że moc w nich produkowana nie jest potrzebna. Gdy wieje wiatr i elektrownie wiatrowe wytwarzają moc elektryczną, prowadzi do spalania mniejszej ilości
węgla
, a co za tym idzie mniejszej emisji gazów cieplarnianych. Sumarycznie ilość spalonych paliw kopalnych potrzebnych do budowy systemu elektrowni wiatrowych i konwencjonalnych oraz zużyte w trakcie pracy nie jest mniejsze od budowy i pracy nowoczesnego zakładu energetycznego. Zdaniem specjalistów (patrz bibliografia) rozumowanie takie jest błędne, gdyż pojawienie się mocy wytworzonej przez elektrownię wiatrową prowadzi do zmniejszenia ilości spalanego węgla dzięki automatycznym systemom regulacji mocy elektrowni węglowych. Jednym z argumentów na rzecz budowania elektrowni wiatrowych na świecie był problem konieczności zmniejszenia emisji
dwutlenku węgla
do
atmosfery
. Jednak z ostatnich raportów organizacji
Greenpeace
wynika, że rozwój energetyki wiatrowej jest, jak na razie, jednym z najdroższych sposobów i wcale nie najefektywniejszym rozwiązywania tego problemu. Znacznie tańszym sposobem obniżenia emisji dwutlenku węgla jest zastąpienie części elektrowni węglowych
elektrowniami jądrowymi
. Mamy więc do wyboru droższą w produkcji energię elektryczną ze źródeł odnawialnych i jej niskie koszty środowiskowe lub tańszą energię elektryczną ze spalania węgla obarczoną wysokimi kosztami środowiskowymi lub energetykę jądrową mającą zerową emisję gazów cieplarnianych i związków toksycznych lecz z nie rozwiązanym do końca problemem przechowywania odpadów radioaktywnych, oraz zagrożeniem skażeniem radioaktywnym w wyniku uszkodzenia reaktora w tym szczególnie w wyniku ataku terrorystycznego. Problem też stanowi fakt, iż wg niektórych badań farmy wiatrowe poważnie zagrażają
ptactwu
, zaś wzdłuż
Odry
przebiega szlak ich sezonowych wędrówek
południkowych
. Na ten problem zwracają też uwagę światowi ekolodzy, m.in. ze
Szkocji
i
USA
. Stwierdzono, że szkockie elektrownie wiatrowe przyczyniają się do ginięcia zagrożonych gatunków ptactwa (m.in.
sokołów
,
orłów
i latających na małych wysokościach
drzemlików
), a amerykańska
organizacja pozarządowa
Center for Biological Diversity policzyła, że turbiny jednej tylko lokalnej elektrowni wiatrowej zabijają corocznie nawet do 1,3 tys. latających ptaków drapieżnych. Z innych badań (m.in. duńskich, niemieckich i holenderskich) wynika natomiast, że ptaki potrafią się znakomicie dostosować do pojedynczych elektrowni wiatrowych jak i potężnych farm wiatrowych. Jeśli na drodze przelotu ptaków pojawiają się nowe elektrownie wiatrowe (bądź inne elementy mogące stanowić potencjalne zagrożenie), ptaki omijają je szerokim łukiem wykluczając możliwość kolizji lub znacznie zmniejszając możliwość jej wystąpienia. Znane są także przypadki, że ptaki niektórych gatunków zakładały gniazda na gondolach elektrowni wiatrowych, co stanowi silny dowód, że nie dochodziło do kolizji tego gatunku z łopatami wirnika turbiny wiatrowej. Oprócz typowego hałasu (w zakresie słyszalnym) generowane są często (ale tylko w starszych konstrukcjach) przez niektóre elementy konstrukcyjne turbiny wiatrowej, zwłaszcza łopaty
infradźwięki
, czyli fale w zakresie częstotliwości mniejszych, od słyszalnych. W początkowym okresie rozwoju turbin wiatrowych były one rzeczywiście uciążliwe dla sąsiedztwa. Jednak zaostrzenia prawne i szybki rozwój w tej dziedzinie doprowadził do uzyskania konstrukcji prawie nieemitujących infradźwięków. W
Polsce
dodatkowym elementem utrudniającym zaistnienie tego źródła energii są kłopoty wynikające z polityki energetycznej firm-odbiorców energii, które żądają zapewnienia stałej wielkości dostaw oraz fakt, że na terenie
Niziny Szczecińskiej
istnieje zespół elektrowni zaspokajających potrzeby tego regionu, a przesył energii ze względu na straty jest nieopłacalny. Rozwojowi energetyki wiatrowej w Polsce wydają się też nie sprzyjać przepisy prawne – szacuje się, że same wydatki dot. uzyskania
pozwolenia na budowę
wiatraków często stanowią nawet 25% kosztów ogólnych uruchamiania elektrowni wiatrowej natomiast możliwość uzyskania kredytów na taką budowę jest w Polsce niewielka. Pomimo tych wszystkich (mniejszych i większych) kontrowersji, inwestorzy z
Niemiec
w
Zatoce Pomorskiej
chcą zbudować jedną z największych na świecie farm wiatrowych: 35 kilometrów na wschód od
Rugii
ma stanąć ok. 200 zakotwiczonych w dnie morskim wiatraków, których łączna moc zainstalowana ma docelowo wynieść ok. 1
GW
. Projektanci tego przedsięwzięcia zapewniają, że zadbali o to, by wiatraki nie kolidowały z trasami przelotu ptaków ani z międzynarodowymi szlakami
żeglugi
. Całość ma być ukończona do
2010
roku. W jednym z raportów
Greenpeace
przedstawiono obliczenia, z których wynika, że do roku 2020 elektrownie wiatrowe będą produkować ok. 12% całkowitej energii elektrycznej. Elektrownie wiatrowe w Polsce
Elektrownia wiatrowa a budynek autonomiczny
Na małą skalę, elektrownia wiatrowa połączona z systemem magazynowania energii elektrycznej może służyć do zaopatrzenia budynku autonomicznego w elektryczność. Na rynku dostępne są małe przydomowe instalacje do produkcji energii elektrycznej, składające się z turbiny wiatrowej o mocy kilku kW,
ogniwo fotowoltaiczne
oraz baterię
akumulatorów
do przechowywania energii między okresami podaży a zapotrzebowania. Zobacz też Bibliografia- Ackermann T., Wind power in power systems, Wiley, 2008.
- Bianchi F., Battista H., Mantz R., Wind Turbine Control Systems, Pronciples, Modelling and Gain Scheduling Design, Springer 2007.
- Boyle G., Renewable Energy, Oxford University Press, 2004.
- Burton T., Handbook of wind energy, Wiley, 2001.
- Gasch R., Twele J., Windkraftanlagen: Grundlagen, Entwurf, Planung und Betrieb. Teubner 2007.
- Gipe P., Wind Power, Renewable Energy for Home, Farm, and Business, Chelsea Green Publishing Company, 2004.
- Hau E., Windkraftanlagen. Grundlagen, Technik, Einsatz, Wirtschaftlichkeit. Springer 2008.
- Heier S., Windkraftanlagen. Systemauslegung, Netzintegration und Regelung. Teubner 2005.
- Jagodziński W., Silniki wiatrowe. PWT 1959.
- Laudyn D., Elektrownie, WNT, 2005.
- Lubośny Z., Elektrownie wiatrowe w systemie elektroenergetycznym, WNT 2007.
- Manwell J., Wind Energy Explained, Wiley, 2002.
- Mathew S., Wind Energy: Fundamentals, Resource Analysis and Economics, Springer 2006.
- Molly J., Windenergie: Theorie-Anwendung-Messung, Muller, 1990.
- Patel M. R., Wind and solar power systems: design, analysis and operation, Taylor & Francis, 2006.
- Rosa A., Fundamentals of Renewable Energy Processes. Academic Press, 2005.
Publikacje naukowe- Archer C.L., Jacobson M.Z., Spatial and temporal distributions of US winds and wind power at 80 m derived from measurements, Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 108 (D9): Art. No. 4289 MAY 13 2003
- Archer C.L., Jacobson M.Z., Evaluation of global wind power, Journal of Geophysical Research-Atmospheres 110 (D12): Art. No. D12110 JUN 30 2005
- Michael Brower, New Wind Energy Resource Maps of California, prepared for Dora Yen, Contract Manager California Energy Commission Contract #500-01-009, November 2002 (
http://www.awstruewind.com/inner/windmaps/California.htm
)
- Keith, D.W., DeCarollis, J.F., Denkenberger, D.C., Lenschow D.H., Malyshev S.L., Pacala S., Rash P., The influence of large-scale wind power on global climate, PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 101 (46): 16115-16120 NOV 16 2004,
http://www.pnas.org/cgi/content/full/101/46/16115
- Jacobson, M.Z., Energy: exploiting wind versus coal, SCIENCE 293 : 1438 2001
- Pinard J.D.J.P., Benoit R., Yu W., A WEST wind climate simulation of the mountainous Yukon, ATMOSPHERE-OCEAN 43 (3): 259-282 SEP 2005
- Roy S.B., Pacala S.W., Walko R.L., Can large wind farms affect local meteorology? Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 109 (D19): Art. No. D19101 OCT 1 2004
Linki zewnętrzne
Inne hasła zawierające informacje o "Elektrownia wiatrowa":
Wag
...
Poniemoń (dzielnica Kowna)
...
Kamienna (dopływ Bobru)
...
Bóbr (dopływ Odry)
...
Gniewino
...
Powiat pucki
językach:
polskim
i
kaszubskim
Ryglowy kościół w
Mechowie
, gmina Puck, powiat puckiNowo wybudowana
Elektrownia wiatrowa
pod
Puckiem
, sierpień 2006Przypisy↑
Dz. U. z 1954 r. Nr ...
Lhasa
...
Elektrownie Ukrainy
...
Chmielnicki (miasto)
...
Nowy Sącz
...
Inne lekcje zawierające informacje o "Elektrownia wiatrowa":
203 Okres międzywojenny na świecie. Postęp techniczny i kryzys gospodarczy (plansza 8)
...
Zanieczyszczenia atmosfery (plansza 27)
...
135 Nauka, technika i kultura przełomu XIX i XX wieku (plansza 4)
...
|