Energia eoliană 
Este energia vântului, o formă de energie regenerabilă. La început energia vântului era transformată în energie mecanică. Ea a fost folosită de la începuturile umanității ca mijloc de propulsie pe apă pentru diverse ambarcațiuni iar ceva mai târziu ca energie pentru morile de vânt. Morile de vânt au fost folosite începând cu sec al 7-lea î.Hr de perși pentru măcinarea grăunțelor. Morile de vânt europene, construite începând cu sec al 12-lea în Anglia și Franța, au fost folosite atăt pentru măcinarea de boabe cât și pentru tăierea buștenilor, mărunțirea tutunului, confecționarea hârtiei, presarea semințelor de in pentru ulei și măcinarea de piatră pentru vopselele de pictat. Ele au evoluat ca putere de la 25-30 KW la început până la 1500 KW (anul 1988), devenind în același timp și loc de depozitare a materialelor prelucrate. Morile de vânt americane pentru ferme erau ideale pentru pomparea de apă de la mare adâncime. Turbinele eoliene moderne transformă energia vântului în energie electrică producând între 50-60 KW (diametre de elice începând cu 1m)-2-3MW putere (diametre de 60-100m), cele mai multe generând între 500-1500 KW. Puterea vântului este folosită și în activități recreative precum windsurfing-ul. La sfârșitul anului 2010, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 194 400 MW. Toate turbinele de pe glob pot genera 430 Terawațioră/an, echivalentul a 2,5% din consumul mondial de energie. Industria vântului implică o circulație a mărfurilor de 40 miliarde euro și lucrează în ea 670 000 persoane în întreaga lume.
Țările cu cea mai mare capacitate instalată în ferme eoliene sunt China, Statele Unite, Germania și Spania. La începutul anului 2011, ponderea energiei eoliene, în totalul consumului intern era de 24% în Danemarca, 14% în Spania și Portugalia, circa 10% în Irlanda șiGermania, 5,3% la nivelul UE; procentul este de 3% în România la începutul anului 2012. La aceeași dată în România existau peste o mie de turbine eoliene, jumătate dintre ele fiind în Dobrogea.
Morile de vânt persane
Morile de vânt persane aveau palete făcute din mănunchiuri de trestie, care se învârteau în jurul unei axe verticale și erau folosite la măcinarea grăunțelor. Ele au început să fie folosite de perși din secolul al VII-lea î.Hr.
Morile de vânt medievale europene
Primele mori de vânt din Europa au fost construite în sec al 12-lea în nordul Franței și în sudul Angliei, ele s-au răspândit apoi în Belgia, Germania și Danemarca. În Olanda ele au fost folosite pentru a drena (asana) zonele mlăștinoase pentru a le face locuibile de către Jan Leegwater și inginerii danezi care i-au urmat.
Morile de vânt europene erau folosite atât la măcinarea grăunțelor cât și la tăierea buștenilor, mărunțirea tutunului, confecționarea hârtiei, presarea semințelor de in pentru ulei și măcinarea de piatră pentru vopselele de pictat.
Europenii au dezvoltat mori de vânt cu rotoare care se învârteau în jurul unor axe orizontale, spre deosebire de perși care mergeau pe principiul unor axe verticale.
Morile de vânt europene tipice aveau patru palete, unele aveau cinci și ocazional mai existau și cu șase. Treptat multe din aceste mori de vânt europene au ajuns să aibă două sau trei nivele interioare unde bunurile (grăunțele, vopseaua, tutunul) puteau fi stocate.
La început morile de vânt europene erau capabile de a produce 25-30 kW de putere mecanică dar la momentul de vârf al evoluției lor, sfârșitul sec al 19-lea, ele au ajuns să producă aproximativ 1500 MW. Acest nivel nu a fost depășit până în 1998.
Morile de vânt americane pentru ferme
Morile de vânt americane pentru ferme se foloseau pentru pomparea de apă de la mare adâncime, fiind folosite în agricultura americană în vestul Statelor Unite.
Eficiența rotorului s-a dublat grație îmbunătățirilor paletelor- acum din metal- realizate de inginerul american Thomas Perry, la sfârșitul anilor 1800. Omul de afaceri american La Verne Noyes a construit cea mai de succes moară de vânt pentru ferme, Aermotorul, grație unor palete de metal foarte speciale. Aceasta s-a dovedit așa eficientă încât a revoluționat morile de vânt pentru ferme și se folosește și în zilele noastre.
Morile de vânt americane au rămas memorabile prin siguranța și eficiența lor în capacitatea de a pompa apă de la mare adâncime. Totuși ele produc aproximativ o zecime din puterea unei turbineeoliene echivalente ca mărime. Astfel ele nu sunt potrivite pentru generarea de electricitate.
Morile de vânt pentru ferme au fost în vogă în prima parte a sec. al 20-lea. Mai mult de 1 milion de asemenea mori sunt încă în funcțiune în lume.
Între 1850- 1970 au fost construite peste 6 milioane în Statele Unite.
Turbinele eoliene moderne
Dorința de electrificare a gospodăriilor de-a lungul Great Plains din anii 30 a impulsionat dezvoltarea de turbine eoliene battery-charging. Așa-numitele windchargers au premers turbinelor eoliene cu 2 sau trei palete actuale, folosite pentru furnizarea de electricitate pentru reședințele îndepărtate și pentru a asigura electricitate satelor din țările în curs de dezvoltare.
Criza petrolului din anii 1970 a fost un stimulent pentru preocupările de valorificare a energie eoliene ca o sursă verde, alternativă de electricitate. Turbinele de vânt uzuale moderne generează între 250-300KW putere, aproape de 10 ori mai mult ca turbinele tradiționale europene de aceeași mărime.
Turbine Magle
Turbinele Maglev folosesc o tehnologie inventată de savantul Nicholas Tesla și perfecționată de cercetătorii americani, presupunând utilizarea magnețilorpermanenți pentru rotirea paleților morii de vânt. Americanii au precizat că, în principiu, este vorba de un sistem similar funcționării celebrelor trenuri Maglev care merg pe pernă magnetică .„Este o tehnologie unică în lume care are foarte multe avantaje și aproape niciun dezavantaj. Eficiența este de 95%, centrala produce de la o viteză a vântului de 1,5 m/s până la viteze foarte mari de 40 m/s, iar noi garantăm o cantitate constantă de energie produsă lunar. Plus o garanție de 25 de ani pe instalație în care vom repara orice problemă ar putea să apară”, a declarat Milorad Savkovik, reprezentantul pentru Balcani al companiei americane Strong Sales. Un MW instalat al turbinelor Maglev va costa aproximativ la fel ca un MW al unei eoliene clasice – 1,7 milioane de euro. Un prototip de 5 MW funcționează în statul New York. Mai există însă și o centrală de 100 de MW făcută pentru Pentagon, dar Armata Americană păstrează secretul asupra rezultatelor ei. Potrivit estimărilor făcute de Autoritatea pentru Energie din SUA, în următorii 10 ani o cincime din energia Americii va fi produsă în centrale Maglev. Principiul după care se ghidează centrala este levitația magnetică care face ca paleții agregatului eolian să plutească în aer, fără rulmenți. Turbinele funcționează datorită fluxului magnetic permanent. Acești magneți permanenți sunt compuși dintr-un metal rar denumit „neodimium”, care nu-și pierde energia prin frecare, fiind utilizat pentru rezonanța magnetică și de către NASA în anumite zboruri spațiale în spațiu.
Fundamentul energiei eoliene moderne
Vânturile se formează deorece soarele nu încălzește Pământul uniform, fapt care creează mișcări de aer. Energia cinetică din vânt poate fi folosită pentru a roti niște turbine, care sunt capabile de a genera electricitate.
Mărimea turbinelor eoliene
Turbinele eoliene pot fi împărțite arbitrar în trei clase: mici, medii și mari. Turbinele eoliene mici sunt capabile de generarea a 50-60 KW putere și folosesc rotoare cu diametru între 1-15 m. Se folosesc în principal în zone îndepărtate, unde există un necesar de energie electrică dar sursele tradiționale de electricitate sunt scumpe sau nesigure.Unele mici turbine sunt așa compacte încât pot fi cărate în locații îndepărtate pe spatele calului.
Cele mai multe dispozitive eoliene sunt turbinele de dimensiune medie. Acestea folosesc rotoare care au diametre între 15-60 m și au o capacitate între 50-1500 KW. Cele mai multe turbine comerciale generează o capacitate între 500KW-1500KW.
Turbinele eoliene mari au rotoare care măsoară diametre între 60-100 m și sunt capabile de a genera 2-3 MW putere. S-a dovedit în practică că aceste turbine mastodont sunt mai puțin economice și mai puțin sigure în raport cu cele de dimensiune medie. Turbinele eoliene mari produc până la 1,8 MW și pot avea o paletă de peste 40 m, ele fiind plasate pe turnuri de 80 m.
Unele turbine pot produce 5 MW, deși aceasta necesită o viteză a vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 de kilometri pe oră. Puține zone pe pământ au aceste viteze ale vântului, dar vânturi mai puternice se pot găsi la altitudini mai mari și în zone oceanice.
Siguranța energiei eoliene
Energia eoliană este o energie curată și regenerabilă dar este intermitentă, având variații în timpul zilei și al anotimpului, și chiar de la un an la altul. Turbinele eoliene operează cam cam 60% din an în regiunile cu vânt. Prin comparație, uzinele de cărbune operează la circa 75-85% din întreaga capacitate.
Majoritatea turbinelor produc energie peste 25 % din timp, acest procent crescând iarna, când vânturile sunt mai puternice.
În cazurile în care turbinele eoliene sunt conectate la mari rețele de electricitate, caracterul intermitent al energiei eoliene nu afectează consumatorii. Zilele fără vânt sunt compensate prin alte surse de energie cum ar fi uzinele de cărbune sau uzinele hidroelectrice care sunt conectate la rețea
Oamenii care locuiesc în locuri îndepărtate și care folosesc electricitatea de la turbinele eoliene utilizează adesea baterii sau generatoare de rezervă pentru asigurarea energiei în timpul perioadelor fără suficient vânt.
Cele mai multe turbine eoliene comerciale sunt offline (pentru întreținere sau reparații) mai puțin de 3 % din timp, fiind, așadar, la fel de sigure ca și uzinele convenționale de energie.
Turbinele eoliene au reputația de a fi longevive. Multe turbine produc energie de la începutul anilor 80. Multe mori de vânt de fermă americane sunt folosite de generații întregi. Unele mori de vânt tradiționale europene ating venerabila vârstă de 300 de ani.
Potențialul mondial al energiei eoliene
Se crede că potențialul tehnic mondial al energiei eoliene poate să asigure de cinci ori mai multă energie decât este consumată acum. Acest nivel de exploatare ar necesita 12,7 % din suprafața Pământului (excluzând oceanele) să fie acoperite de parcuri de turbine, presupunând că terenul ar fi acoperit cu 6 turbine mari de vânt pe kilometru pătrat. Aceste cifre nu iau în considerare îmbunătățirea randamentului turbinelor și a soluțiilor tehnice utilizate.
Creșterea ponderii energiei eoliene în lume
Energia eoliană este folosită extensiv în ziua de astăzi, și turbine noi de vânt se construiesc în toată lumea, energia eoliană fiind sursa de energie cu cea mai rapidă creștere în ultimii ani. În ultimii 10 ani, utilizarea energiei eoliene a consemnat un progres deosebit. Astfel, între 1995 – 2005, rata anuală de creștere a fost de cca 30%, conducând la o putere instalată totală nouă de 32.000 MW, adică dublu decât în domeniul energiei nucleare din aceeași perioadă.
Top țări energie eoliană
China a ajuns lider mondial în ceea ce privește capacitatea instalată în ferme eoliene, devansând Statele Unite, potrivit unui raport al Wind Energy Association (Asociația Energiei Eoliene-nr) și citat de Reuters, la 11 iunie 2011. La această dată China a ajuns la circa 45.000 MW instalați în mori de vânt, după ce în 2010 a adăugat 18.900 MW. În SUA s-au adăugat doar 5.116 MW iar totalul a ajuns la 40.000 MW, de ajuns cât să furnizeze energie pentru 10 milioane de locuințe. În 2009 Statele Unite devansase Germania la producția de energie eoliană. În lume cele mai mari producătoare de energie eoliană sunt: China (44.733 MW), Statele Unite (40.180 MW), Germania (27.215 MW), Spania (20.776 MW), India (13.065 MW), Italia (5.797 MW), Franța (5.560 MW), Marea Britanie (5.203 MW), Canada (4.008 MW), Danemarca (3.734 MW).
La sfârșitul anului 2010 prețul unei turbine eoliene chinezești nu depășea 600.000 de dolari pe MW, în timp ce turbinele de proveniență occidentală ajungeau la peste 800.000 de dolari pe MW.
Cea mai mare fermă eoliană din lume (2010) este The Roscoe Wind Complex (Statele Unite, Texas), cu o capacitate de 781 MW, capabilă de a oferi electricitate pentru 230 000 gospodării. Ea are 627 turbine, a costat 1 miliard de dolari, construcția ei a început în 2007 și se întinde pe 100 000 acri de teren Prin comparație o uzină de cărbune generează în medie 550 MW.
Energia eoliană în Europa
Deși încă o sursă relativ minoră de energie electrică pentru majoritatea țărilor, producția energiei eoliene a crescut practic de cinci ori între 1999 și 2006, ajungându-se ca, în unele țări, ponderea energiei eoliene în consumul total de energie să fie
semnificativ: Danemarca (23%), Spania (8%), Germania(6%). Ponderea energiei eoliene, în totalul consumului intern era, la începutul anului 2011, de 24% în Danemarca, 14% în Spania și Portugalia, circa 10% în Irlanda și Germania și 5,3% la nivelul UE, iar în România de numai 1,6%.
La nivelul Uniunii Europene, capacitatea totală de producție energetică a turbinelor eoliene era la finele anului 2010 de 84.074 MW. Potrivit datelor de la finele anului 2010 Germania are cea mai mare capacitate de producție de energie eoliană din UE, de 27.214 MW, urmată de Spania, cu 20.676 MW, iar apoi, la mare distanță, de Italia (5.797 MW) și Franța (5.660 MW).
În martie 2011, energia eoliană a devenit, pentru prima dată, tehnologia cu cea mai mare producție electrică din Spania, potrivit Rețelei Electrice din Spania (REE), cu 21 % din totalul cererii de electricitate din Spania. Pe locurile următore: energia nucleară (19%), energia hidraulică (17,3%), ciclurile combinate (17,2%), termocentralele pe cărbune (12,9%) și energia solară (2,6%). Mulțumită aportului energiei eoline, s-a evitat importarea de hidrocarburi în valoare de 250 de milioane de euro și emisia de 1,7 milioane de tone de CO2, adică echivalentul plantării a 850.000 de copaci.
În anul 2011, pentru construcția unei capacități de producție energetice eoliene de 1 MW, este necesară o investiție de 1,5 – 1,7 milioane de euro.
În prezent, parcul eolian Whitelee din Scoția este cel mai mare parc eolian terestru din Europa.
Energia eoliană în România
În sectorul eolian din România au investit CEZ (Cehia), ENEL (Italia), Energias de Portugal (Portugalia) și Iberdrola Renovables (Spania)
CEZ a instalat 115 turbine la Fântânele, 90 dintre ele fiind deja legate la rețeaua natională de energie electrică. Eolienele au cca 100 m înălțime. Turbinele pentru parcul eolian construit de CEZ sunt livrate de către gigantul industrial american General Electric.
Energias de Portugal (Portugalia), al treilea cel mai mare investitor în energie eoliană la nivel mondial, a terminat construcția unui parc eolian de 69 MW la Cernavodă, în mai 2011. Energia poate alimenta 70 000 de gospodării și a costat 200 milioane de dolari. La această dată în Dobrogea sunt construite deja parcuri eoliene care însumează 600MW.
în 2009 erau instalați doar 14 MW. În 2010, în centralele eoliene erau instalați în total 462 MW. România a ajuns, în 2011, la 850 MW instalați în total în eolian (adică o putere mai mare decât cea a unui reactor nuclear de la Cernavodă). Un MW instalat costă 1,6 milioane de euro.
La începutul anului 2012, în Dobrogea există peste 500 de turbine eoliene. Cehii de la CEZ, portughezii de la EDP sau italienii de la Enel au investit în energie eoliană în Dobrogea.
În România, la începutul anului 2012, există peste 1000 de turbine eoliene care produc 3% din totalul de energie. Investițiile în eoliene au creat până acum 1000 de locuri de muncă.
Eolienele din România produc, în medie 150 – 200 de megawați-oră. Costul energie eoliene este de 170 de euro pe megawatt/oră, de aproape trei ori mai mult față de energia produsă de hidrocentrale.
Potrivit hărții energiei „verzi”, potențialul României cuprinde 65% biomasă, 17% energie eoliană, 12% energie solară, 4% microhidrocentrale, 1% voltaic + 1% geotermal.În România, cu excepția zonelor montane, unde condițiile meteorologice dificile fac groaie instalarea și întreținerea agregatelor eoliene, viteze egale sau superioare nivelului de 4 m/s se regăsesc în Podișul Central Moldovenesc și în Dobrogea. Litoralul prezintă și el potențial energetic deoarece în această parte a țării viteza medie anuală a vântului întrece pragul de 4 m/s. În zona litoralului, pe termen scurt și mediu, potențialul energetic eolian amenajabil este de circa 2.000 MW, cu o cantitate medie de energie electrică de 4.500 GWh/an.
Pe baza evaluării și interpretării datelor înregistrate, în România se pot monta instalații eoliene cu o capacitate de până la 14.000 MW, ceea ce înseamnă un aport de energie electrică de aproape 23 000 GWh/an. Potrivit unui studiu al Erste Group, potențialul eolian al țării, estimat la 14.000 de MW, este cel mai mare din sud-estul Europei și al doilea din Europa.
Transelectrica a avertizat că în sistemul național pot fi preluate turbine eoliene de maximum 4.000 de MW, în contextul în care a primit cereri de racord la rețea pentru proiecte de peste 30.000 de MW, din care 8.000 de MW au deja contracte semnate.
Comparații cu alte resurse energetic
Avantaje
În contextul actual, caracterizat de creșterea alarmantă a poluării cauzate de producerea energiei din arderea combustibililor fosili, devine din ce în ce mai importantă reducerea dependenței de acești combustibili.
Energia eoliană s-a dovedit deja a fi o soluție foarte bună la problema energetică globală. Utilizarea resurselor regenerabile se adresează nu numai producerii de energie, dar prin modul particular de generare reformulează și modelul de dezvoltare, prin descentralizarea surselor. Energia eoliană în special este printre formele de energie regenerabilă care se pretează aplicațiilor la scară redusă.
- Principalul avantaj al energiei eoliene este emisia zero de substanțe poluante și gaze cu efect de seră, datorită faptului că nu se ard combustibili.
- Nu se produc deșeuri. Producerea de energie eoliană nu implică producerea nici unui fel de deșeuri.
- Costuri reduse pe unitate de energie produsă. Costul energiei electrice produse în centralele eoliene moderne a scăzut substanțial în ultimii ani, ajungând în S.U.A. să fie chiar mai mici decât în cazul energiei generate din combustibili, chiar dacă nu se iau în considerare externalitățile negative inerente utilizării combustibililor clasici.
În 2004 prețul energiei eoliene ajunsese deja la o cincime față de cel din anii 1980, iar previziunile sunt de continuare a scăderii acestora deoarece se pun în funcțiuni tot mai multe unități eoliene cu putere instalată de mai mulți megawați.
- Costuri reduse de scoatere din funcțiune. Spre deosebire de centralele nucleare, de exemplu, unde costurile de scoatere din funcțiune pot fi de câteva ori mai mari decât costurile centralei, în cazul generatoarelor eoliene, costurile de scoatere din funcțiune, la capătul perioadei normale de funcționare, sunt minime, acestea putând fi integral reciclate.
Dezavantaje
Principalele dezavantaje sunt: resursa energetică relativ limitată, inconstanța datorată variației vitezei vântului și numărului redus de amplasamente posibile. Puține locuri pe Pământ oferă posibilitatea producerii a suficientă electricitate folosind energia vântului.La început, un important dezavantaj al producției de energie eoliană a fost prețul destul de mare de producere a energiei și fiabilitatea relativ redusă a turbinelor. În ultimii 25 de ani, eficacitatea energetică s-a dublat, costul unui kWh produs scăzând de la 0,7 euro la circa 0,32 euro în prezent. Un alt dezavantaj este și „poluarea vizuală” – adică faptul că au o apariție neplăcută – iar altul ar fi faptul că produc „poluare sonoră” (sunt prea gălăgioase). De asemenea, se afirmă că turbinele afectează mediul și ecosistemele din împrejurimi, omorând păsări și necesitând terenuri mari virane pentru instalarea lor.Argumente împotriva acestora sunt că turbinele moderne de vânt au o apariție atractivă stilizată, că mașinile omoară mai multe păsări pe an decât turbineleși că alte surse de energie, precum cărbunele, sunt cu mult mai dăunătoare pentru mediu, deoarece creează poluare și duc laefectul de seră. De asemenea, există un risc mare de distrugere în cazul furtunilor.
Mașini eoliene
Doi inventatori germani au călătorit 5.000 de km de-a lungul Australiei, într-o mașină-prototip ce se încarcă cu ajutorul vântului. Călătoria de 3 săptămâni de la Perth la Sydney i-a costat doar 16 dolari australieni, echivalentul a 50 de RON. Autovehiculul numit Wind Explorer poate parcurge 100 km cu jumătate din cantitatea de curent electric necesară funcționării unei mașini de spălat. Cei doi inventatori spun că mașina lor este primul autovehicul autonom pe bază de vânt. Mașina funcționează cu baterii de litiu-ion ce se încarcă cu ajutorul unei turbine mobile folosite noaptea. De asemenea, pentru acumularea de energie suplimentară, cei doi au folosit și zmeie. Wind Explorer cântărește 200 de kg și poate atinge viteze de 88.5 km/h. Grație acestui test, Wind Explorer a devenit primul vehicul eolian ce a traversat un continent.
Richard Jenkins, un inginer britanic, a stabilit un nou record mondial pentru mașini eoliene care se deplasează pe pământ: 126 mph (202,9km/h) cu mașina sa numită Greenbird. Fostul record aparținea lui Bob Schumacher cu 116 mph, în 1999, cu mașina Iron Duck. Jenkins a spus că i-au trebuit zece ani să construiască mașina. Vehiculul cântărește 600 kg. sursa: wikipedia
[button link=”https://referate.wyz.ro/wp-content/uploads/2013/06/Energie-eolian%C4%83.7z” color=”black” newwindow=”yes”] DOWNLOAD 7zip[/button]
