6 ENERGIJA VJETRA Izradila Tatjana Mihalilabek dipl ing

6. ENERGIJA VJETRA Izradila: Tatjana Mihalić-Šlabek, dipl. ing.

6. 1. Osnove o prirodi vjetra Vjetar je horizontalno strujanje zraka. Iskorištenje snage vjetra bilo je u povijesti od velikog značaja prvenstveno za razvitak pomorstva, a s njime i zemljopisa, pogon mlinova-vjetrenjača i dr. , a i danas se pažnja usmjerava na energiju vjetra kao na jedan od mogućih alternativnih ekoloških izvora energije.

6. 1. 1. Povijest korištenja energije vjetra -jedrenje u Egiptu - prije 4500 g. -pumpanje vode u Indiji i mljevenje žitarica u Kini prije 2400 g. - - Perzija, Afganistan, Europa i drugi sve do industrijske revolucije za pumpanje vode i mljevenje žitarica krajem 19. st. prve el. VE u Danskoj i SAD 1941. u SAD vjetroelektrana za proizvodnju električne energije snage 1, 25 MW 1988. u Hrvatskoj ispitno postrojenje snage 22 k. W

Od Heronove vjetrenjače koja je pokretala orgulje preko Vjetroagregat iz 1888. , koji se do Vjeroelektrana u koristio za dobivanje električne Hrvatskoj (kod Zadra) energije, a sagradio ga je Charles Brush (SAD).

6. 1. 2. Nastanak vjetra Pod pojmom vjetar najčešće se podrazumijeva vodoravna komponenta strujanja zračnih masa nastala zbog razlike temperatura, odnosno prostorne razdiobe tlaka. Vjetar je posljedica Sunčevog zračenja, a na njegove značajke djeluju lokalni čimbenici. Smatra se kako na stvaranje vjetra otpada 1 -2% ukupne Sunčeve dozračene energije na površinu Zemlje u 1 satu. Do globalnog strujanja zračnih masa dolazi zbog toga što se ekvatorijalni pojas zagrijava više od ostalih dijelova Zemlje.

Topli zrak se nad ekvatorom u području od 30°SZŠ, odnosno JZŠ, diže do približno 10 km, usmjerava prema polovima i zakreće pod utjecajem Zemljine rotacije, a za to vrijeme hladni zrak popunjava nastale “praznine” uzrokujući tako stalne vjetrove u tom dijelu svijeta. Zbog zemljine rotacije, svaka kretnja na sjevernoj polutki je usmjerena prema desno. Ta pojava iskrivljena sile je poznata kao Coriolisova sila. Na sjevernoj polutki vjetar ima smjer rotacije obrnutu smjeru kazaljke na satu kako se približava području niskog tlaka. Na južnoj polutki vjetar ima smjer rotacije u smjeru kazaljke na satu oko područja niskog tlaka.

6. 1. 3. Fizikalne značajke a) b) c) Vjetar je određen: brzinom, smjerom i jačinom. Brzina vjetra mjeri se pomoću anemometra, a izražava se jedinicom za brzinu: m/s, km/h, čvorovima ili specijaliziranom jedinicom - beaufort (čitaj "bofor"). beaufort 0 1 2 3 4 5 6 7 8 km/h 4 8 13 20 27 36 45 56 67

Vjetar vrlo rijetko puše stalnom brzinom. Izuzetak su monsuni vjetrovi koji na određenim zemljopisnim područjima tijekom dijela godine pušu stalnim smjerom i jačinom, zbog čega su u vrijeme jedrenjaka obilato korišteni za prekooceanske plovidbe. Trenutačna brzina vjetra može se opisati jednadžbom: vtr = vsr + vt vtr – trenutačna brzina vjetra, odnosno strujanja zračnih masa (m/s) vsr – srednja brzina vjetra, najčešće tijekom 10 min vt – fluktuirajuća komponenta brzine vjetra, (m/s)

Na jakost vjetra, uz odnos tlakova u atmosferi utječe i konfiguracija, prisustvo prirodnih i umjetnih prepreka, obraslost terena. U tehničkoj struci se s vjetrom računa kao sa opterećenjem koje on može proizvesti na građevine, konstrukcije i plovila. Opterećenje vjetrom spada pod promjenjiva djelovanja (statika konstrukcija) i ono djeluje okomito na površinu konstrukcije i iskazuje se u k. N/m 2, a ovisno je od brzine vjetra i smjera pod kojim napada površine objekata. Tlak vjetra jača s visinom iznad terena, pa je osobito izražen kod visokih objekata i može poprimiti vrlo velike vrijednosti, pa i dovesti do prevrtanja ili drugih načina oštećenja objekata.

6. 2. Osnove pretvorbe energije u vjetroturbini Pretvorba kinetičke energije vjetra u kinetičku energiju vrtnje vratila odvija se pomoću lopatica rotora vjetroturbine. Pri tome se rotor i električni generator nalaze na zajedničkom vratilu (između njih može i ne mora postojati prijenosnik). U generatoru dolaz do pretvorbe kinetičke energije vrtnje vratila u konačnu, električnu energiju pa se cijelo postrojenje često naziva i vjetrogeneratorom. Jedna ili više vjetroturbina s pripadajućom opremom čini vjetroelektranu. Sustav više povezanih jedinica vjetroelektrana naziva se i vjetrofarmom ili vjetroparkom.