Energia gazdálkodás Megújuló energiaforrások -Szélturbinák -

1. Energia gazdálkodásMegújuló energiaforrások -Szélturbinák- Készítette: Tóbis Péter

2. Egy szélerőmű felépítése • A szélerőművek fő részei az állvány, a generátor, a sebességváltó rendszer, a vezérlőegység és esetleg a fék.  • Teljesítményük általában 10-500kW között van de létezne ennél nagyobb teljesítményű turbinák is . • Elhelyezésük csak szélfúvásos helyre érdemes, de mivel a szélfúvás nem állandó, így a turbinák sem szolgáltatnak egyenletesen áramot.  Ezen ugyan lehet segíteni akkumulátorokkal, de sokkal jobb megoldás a szélturbinák elektromos hálózathoz csatlakoztatása • Az aszinkron generátoros motorok a hálózattal párhuzamosan és frekvenciában ill. feszültségben attól szabályozva működnek. Így a generátor és a hálózat is védve van az esetleges hibák által okozott károsodástól. Az aszinkron generátorok ezenkívül egyszerű szerkezetűek, tartósak, kevés karbantartást igényelnek és kedvező a teljesítmény/ár viszonyuk is.

3. Működésének elve •  A korszerű szélturbinák rotorjai az emelés elvén működnek: a szél a lapát mentén emelőerőt hoz létre és hiba mentes működése közben további felhajtóerőt biztosít a forgó lapátkeréknek. • A lapátok a végük felé elvékonyodnak és meg is csavarodnak, így felületük mentén kicsi az ellenáram képződés. A vezérlőegység érzékelői több lényeges paramétert (terhelés, túláram, vibráció, túlsebesség, feszültség, csapágy- és kenőanyag hőmérséklet) mérnek. • Amikor a szél sebessége eléri az indításhoz szükséges értéket, kiengedik a féket, túlsebességnélműködésbe hozzák.

4. Nyomatékváltós berendezés

5. A nyomatékváltós berendezés működése • A hagyományos dán típusú, 4-6 pólusú aszinkron generátorral szerelt berendezés működéséhez 1500-1000 percenkénti fordulatszámra van szükség. • Ezeknél a berendezéseknél a 30-40 fordulatos lapátkerék-mozgást nyomatékváltóval gyorsítják a kívánt kb. négyszeres mértékre. • A nagy sebességgel forgó alkatrészeknek speciális hűtésre és kenésre van szükségük. A hűtő és kenő folyadékok zárt rendszerűek, szabadba jutásuk kizárt.

6. Nyomatékváltó nélküli berendezés • Külső megjelenésre nagyon hasonlít előző társához mégis működését és mechanikáját tekintve eltér attól. • Ez a sokpólusú (több száz) gyűrűs szinkrongenerátorral szerelt berendezés, ahol nincs szükség nyomatékváltóra, mert a generátor a lapátkerék közvetlen hajtásával (percenkénti maximum 40 fordulat) képes a maximális villamos teljesítmény elérésére. A szélerőmű tetején, a gépházban termelt energiát egyenirányítás után, kábeleken keresztül juttatják a tartótorony aljában található elektronikus átalakító berendezésbe (INVERTER), amely az elektromos hálózatnak megfelelő, váltakozó feszültségű villamos áramot állít elő.

7. Szélerőmű felhasználásának fajtái A különböző villamos szélerő-gépek felhasználása üzemmód szerint kétféle lehet: • sziget üzem, helyi energiafelhasználással vagy • hálózati üzem, a megtermelt villamos energia elektromos hálózatra történő táplálásával. A leggyakrabban alkalmazott felhasználás a villamos áram közcélú elosztóhálózatra való rátáplálása. A szigetüzem a kisfogyasztók lehetősége. Az ipari méretű villamosenergia-termelés szélenergiából azt jelenti, hogy a megtermelt energiát rátápláljuk a közcélú elosztó hálózatra, így a szélerőmű szerves része lesz a hálózatot tápláló erőműrendszernek. A hálózati üzem minden előírt feltételét gazdaságosan csak a nagyteljesítményű szélerőművekkel lehet teljesíteni.

8. A szélerőművek előnyei A szélenergia nem hoz létre semmiféle veszélyes hulladékot. A lakosság egyetlen tagja sem sérül a szélenergia létesítményektől, és nulla kockázata van a szélturbinák okozta nagy katasztrófa baleseteknek. A bizonyítékok túlnyomó többsége, amelyek hiteles hírmagyarázók széles köréből származnak, azt mutatják, hogy a szélenergia jelentősen felülmúlja költségeit. Olyan esetekben, ahol kvantitatív összehasonlítások tehetők, az előnyök jellemzően legalább egy nagyságrenddel túlhaladják a költségeket. A környezetvédelmi szempontok túlnyomó többsége a szélenergia mellett szól. A szélenergiának számos környezeti előnye van. A tiszta, megújuló és fenntartható áramtermelés egy új eszköze.

9. A szélerőművek hátrányai A szélerőművek hátrányai között a drágaság mellett zajosságukat, tájképrontó és madárpusztító hatásukat szokták említeni. A rotorlapátok forgása által keltett zaj a szél erősödésével valóban fokozódik és nem mindenki tűri egyformán. Azonban a zaj a lapátok anyagának változtatásával, halkabban működő sebességváltóval, a torony vibrációjának csökkentésével és zajszigeteléssel csökkenthető. A tájképet zavaró hatáson is lehet segíteni egyrészt a turbinák megválogatott, ökológiailag és látványilag legelőnyösebb elhelyezésével, más részt a hosszú soros helyett a csoportos telepítéssel. A sok kisebb szélmotor is jobban rontja a látképet, mint néhány nagyobb. A madarak rotorlapátok általi elpusztítása jórészt elkerülhető, ha a szélfarmok létesítésekor figyelembe veszik a madárvonulások útvonalát.

10. Gazdaságosság A szélerőmüvekbe befektetett költséget és az ebből származó haszon aránya 1:5. Az USA-ban 1 kWh elektromos energiát 6 centért állítanak elő. Ez kb. kétszerese a széntüzelésű erőművek által termelt áram költségének, de megközelítőlegazonos az atomreaktorok által termeltével. A viszonylag kedvező árat az elektromos hálózatba csatlakoztatás is lehetővé teszi, mert ezáltal nemcsak szélcsendes időben nem akad el az áramellátás, hanem túltermeléskor a fölös energia visszatáplálható a hálózatba. Mindezeket figyelembe véve kijelenthetjük, hogy ha a környezeti tényezők is megfelelnek szélerőművek telepítésére úgy a legtisztább és leg gazdaságosabb zöld energiát állíthatjuk elő. Minimális a nagy katasztrófával járó üzemi baleset lehetősége illetve a karbantartása se jár olyan költségekkel, mint egy más típusú erőműnél. Leszámítva a zajszennyezést, amit fejlesztésekkel és innovatív megoldásokkal még elenyészőbbre csökkenthetünk, költséghatékony, tiszta és megújuló energia előállítási mód, ami biztos és élhető jövőt nyújt az eljövő nemzedékeknek.