Jakie wyzwania techniczne napotykają nowoczesne turbiny wiatrowe?
Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii to konieczność nie tylko ze względu na ekologię, ale również rachunek ekonomiczny. Co istotne, nie chodzi w tym przypadku tylko o fotowoltaikę, ale również nowoczesne turbiny wiatrowe, które szybko zyskują na popularności. W jaki sposób działają? Z jakimi wyzwaniami technicznymi muszą się mierzyć? Odpowiedzi na te i inne pytania znajdują się w niniejszym artykule.
Energia z wiatru – jak działają turbiny wiatrowe?
Turbiny wiatrowe przechwytują siłę wiatru i przekształcają ją w energię elektryczną. Pierwszym etapem jest wprawienie w ruch łopat turbiny, które dzięki skierowaniu we właściwym kierunku oraz odpowiednim wyprofilowaniu pozyskują energię wiatrową. Samo to jednak nie wystarczy, ponieważ prędkość obrotowa łopat jest zbyt niska do efektywnej produkcji prądu. W związku z tym turbiny wyposażone są w skrzynię biegów, która umiejscowiona jest pomiędzy łopatami, a generatorem. To właśnie ten ostatni odpowiada za przekształcanie energii mechanicznej pozyskiwanej z wiatru w energię elektryczną. Oczywiście zanim trafi ona do sieci musi być dostosowana do jej wymogów, za co odpowiada przede wszystkim falownik. Istotna jest stabilizacja napięcia, synchronizacja z siecią energetyczną, czy kompensacja mocy biernej. W tym miejscu warto wspomnieć także o tym, że nowoczesne turbiny wiatrowe wyposażone są nie tylko w zaawansowane systemy monitorowania, które mają na celu optymalizację wydajności ich pracy, ale również wysokiej jakości zabezpieczenia chroniące zarówno turbinę, jak i zintegrowane z nią urządzenia i elementy sieci. Jako nowoczesny przykład można podać turbinę wiatrową 5kw, która świetnie sprawdza się zarówno w małych gospodarstwach domowych, jak i w przedsiębiorstwach.
Nowoczesne turbiny wiatrowe – wyzwania techniczne
Rozwój energii wiatrowej w uzależniony jest nie tylko od uwarunkowań prawnych i kosztów związanych z montażem tego typu instalacji, ale również rozwojem technologii, który wpływa na wydajność tego typu rozwiązań. Oczywiście nowoczesne turbiny wiatrowe produkują znacznie więcej prądu niż urządzenia montowane kilkadziesiąt, czy jeszcze kilkanaście lat temu, jednak nadal napotykają na różne wyzwania techniczne. Chodzi w tym przypadku między innymi o:
- wzrost wydajności, który jest uzależniony nie tylko od prędkości wiatru, ale również kształtu, długości i materiału, z którego wykonane są łopaty. Poza tym na wydajność wpływają także traty mechaniczne i elektryczne, takie jak tarcie czy opory w generatorze. Warto zatem wiedzieć, że w teorii maksymalna wydajność wynosi 59,3% (współczynnik Betza), czyli turbiny wiatrowe nie mogą konwertować więcej niż 59,3% energii kinetycznej wiatru. W rzeczywistości jednak nowoczesne urządzenia pracują ze średnią wydajnością w granicach 50%, co jest znacznie wyższym rezultatem w porównaniu do starych turbin wiatrowych, których efektywność oscyluje w granicach 25%;
- zwiększenie długości łopat, które bezpośrednio wpływa na wzrost mocy turbiny. W efekcie może ona produkować prąd przy niższej prędkości wiatru, co przekłada się także na wydajność. Wyzwaniem jest w tym przypadku natomiast nie tylko transport i instalacja dłuższych łopat, ale również zaprojektowanie ich w taki sposób, by uniknąć większych naprężeń, zwłaszcza przy silnym wietrze;
- ograniczenie emisji hałasu generowanego przez turbiny. Projektując nowoczesne turbiny wiatrowe należy dążyć nie tylko do zwiększenia ich wydajności poprzez wydłużenie łopat, ale także jednoczesnej redukcji emitowanego hałasu. Wymaga to stosowania nowoczesnych materiałów do produkcji łopat, które będą lekkie i wytrzymałe.
Nowoczesne turbiny wiatrowe – czy zastąpią fotowoltaikę?
Wzrost zainteresowania instalacją nowoczesnych turbin wiatrowych uzależniony jest nie tylko od rozwoju tej technologii, ale również zmiany uwarunkowań prawnych czy wprowadzenia korzystnego systemu dofinansowań. W tym momencie jednak osoby prywatne zdecydowanie chętniej inwestują w instalacje fotowoltaiczne, czego potwierdzeniem może być popularność wyszukiwania w Internecie hasła: fotowoltaika Bielsko. Czy w przyszłości energia wiatrowa może wyprzedzić energię słoneczną w strukturze OZE? Z pewnością jej udział będzie rósł, jednak warto wziąć pod uwagę warunki klimatyczne w naszym kraju oraz ukształtowanie terenu. Są one korzystne dla nowoczesnych turbin wiatrowych, jednak najwydajniej będą one działały jedynie w wąskim pasie Pomorza oraz w rejonie Suwałk. Dodatkowo, turbina wiatrowa 5kw może stanowić doskonałą alternatywę lub uzupełnienie dla fotowoltaiki, zwłaszcza w regionach o odpowiednich warunkach wietrznych.
Podsumowując należy stwierdzić, że nowoczesne turbiny wiatrowe to urządzenia, które są znacznie efektywniejsze niż przed laty. Nadal jednak napotykają na różne wyzwania techniczne, które warunkują ich dalszy rozwój i popularyzację.
Dodaj komentarz