Energie Eoliana Atestat 2012 Curca Alexandra Vechi

7/31/2019 Energie Eoliana Atestat 2012 Curca Alexandra Vechi

1/36

`

COLEGIUL TEHNIC ION CREANGTG. NEAM

LUCRARE DE SPECIALITATEPENTRU OBINEREA CERTIFICATULUI DE

COMPETEN PROFESIONALDE NIVEL III

SPECIALIZARE : TEHNICIAN, ELECTRICIAN, ELECTRONIST-AUTO

NDRUMTOR: PROF. ZAM CRISTINELCANDIDAT: CURC ALEXANDRA

2012

1


2/36

`

TEMA LUCRARII:

STUDIUL SURSELOR

DE ENERGIE EOLIANA

2


3/36

`

I.Argument 3

II.Continut propriu-zis 4

2.1.Energii regenerabile 4

2.2.Energie eoliana 6

2.3.Energia eoliana ,o solutie in dezvoltare durabila 6

2.4.Introducere in studiul eolienelor 9

2.5.Principiul 11

2.6.Particularitati 112.7.Componentele clasice ale unei eoliene 16

2.8.Importanta eolienelor 22

2.9.Doua parcuri eoliene, inaugurate in 2012, la Constanta si Galati 27

III.Bibliografie 32

IV.Anexe 31

3


4/36

`

I.Argument

Energia eoliana este o sursa de energie regenerabila, este o sursa care seregenereaza de la sine in scurt timp, fata de alte surse de energie neregenerabila cum

ar fi combustibilii fosili.

Cresterea alarmanta a poluarii cauzate de producerea energiei din arderea

combustibililor fosili , devine din ce in ce mai importanta reducerea dependentei de

acesti combustibili. Energia eoliana s-a dovedit deja a fi o solutie foarte buna la

problema energetica globala. Utilizarea resurselor regenerabile se adreseaza nu numai

producerii de energie, dar prin modul particular de generare reformuleaza si modelul

de dezvoltare, prin descentralizarea surselor.

Energia eolian este o surs de energie regenerabil generat din puterea

vntului. Energia cinetic a vntului poate fi folosit pentru a roti nite turbine, care

sunt capabile de a genera electricitate. Formarea vnturilor se datoreaz micrii

Pmntului, astfel nct Soarele nu nclzete Pmntul uniform, fapt care creeaz

micri de aer.

4


5/36

`

II.Continut propriu-zis

2.1.Energii regenerabile sunt considerate n practic, energiile care provin din

surse care fie se regenereaz de la sine n scurt timp, fie sunt surse practiceinepuizabile. Termenul de energie regenerabil se refer la forme de energie produseprin transferul energetic al energiei rezultate din procese naturale regenerabile. Astfel,energia luminii solare, a vnturilor, a apelor curgtoare, a proceselor biologice i acldurii geotermale pot fi captate de ctre oameni utiliznd diferite procedee. Surselede energie ne-rennoibile includ energia nuclear precum i energia generat prinarderea combustibililor fosili, aa cum ar fi ieiul, crbunele i gazele naturale.Aceste resurse sunt, n chip evident, limitate la existena zcmintelor respective isunt considerate n general (a se vedea teoria academicianului romn Ludovic Mrazec

de formare anorganic a ieiului i a gazelor naturale) ne-regenerabile. Dintresursele regenerabile de energie fac parte:-energia eolian, uzual exprimat - energie de vnt-energia solar-energia apei-energia hidraulic, energia apelor curgtoare-energia mareelor, energia flux/refluxului mrilori oceanelor-energie potenial osmotic-energia geotermic, energie ctigat din cldura de adncime a Pmntului

-energie de biomas: biodiesel, bioetanol, biogazToate aceste forme de energie sunt, n mod tehnic, valorificabile putnd servi lagenerarea curentului electric, producerea de ap calde, etc. Actualmente ele sunt nmod inegal valorificate, dar exist o tendin cert i concret care arat c seinvestete insistent n aceast, relativ nou, ramur energetic.

Energie eolianEnergia eolian este generat prin transferul energiei vntului unei turbine

eoliene. Vnturile se formeaz datorit nclzirii neuniforme a suprafeei Pmntuluide ctre energia radiat de Soare care ajunge la suprafaa planetei noastre. Aceast

nclzire variabil a straturilor de aer produce zone de aer de densit

i diferite, faptcare creeaz diferite micri ale aerului. Energia cinetic a vntului poate fi folosit laantrenarea elicelor turbinelor, care sunt capabile de a genera electricitate. Uneleturbine eoliene sunt capabile de a produce pn la 5 MW de energie electric, deiacestea necesit o vitez constant a vntului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 kilometri

pe or. n puine zone ale Pmntului exist vnturi avnd viteze constante de aceastvaloare, dei vnturi mai puternice se pot gsi la altitudine mai mare i n zoneleoceanice.

5


6/36

`

Energie solarConceptul de "energie solar" se refer la energia care este direct produs prin

transferul energiei luminoase radiat de Soare. Aceasta poate fi folosit ca s generezeenergie electric sau s nclzeasc aerul din interiorul unor cldiri. Dei energia

solar este rennoibil i uor de produs, problema principal este c soarele nu oferenergie constant n nici un loc de pe Pmnt. n plus, datorit rotaiei Pmntului njurul axei sale, i deci a alternanei zi-noapte, lumina solar nu poate fi folosit lagenerarea electricitii dect pentru un timp limitat n fiecare zi. O alt limitare afolosirii acestui tip de energie o reprezint existena zilelor noroase, cnd potenialulde captare al energiei solare scade sensibil datorit ecranrii Soarelui, limitndaplicaiile acestei forme de energie rennoibil.Nu exist nici un dezavantaj deoareceinstalaiile solare aduc beneficii din toate punctele de vedere.

Panourile solare produc energie electric 9h/zi (calculul se face pe minim; iarna

ziua are 9 ore) Ziua timp de 9 ore aceste panouri solare produc energie electric i nacelai timp nmagazineaz energie n baterii pentru a fi folosit noaptea.Instalaiile solare sunt de 2 tipuri: termice i fotovoltaice. Cele fotovoltaice

produc energie electric gratis. Cele termice ajut la economisirea gazului nproporie de 75% pe an. O cas care are la dispoziie ambele instalaii solare (cupanouri fotovoltaice i termice n vid) este considerat "FARA FACTURI" deoareceenergia acumulat ziua n baterii este trimis n reea).Instalaiile solare funcioneaz chiari atunci cnd cerul este nnorat. De asemeneasunt rezistente la grindin (n cazul celor mai bune panouri).

Energia regenerabil n lumeInvestiiile globale anuale n energia regenerabil au crescut n ultimii ani de la

39 de miliarde de dolari n 2005 la 55 de miliarde de dolari n 2006. Pentru anul 2007investiiile vor atinge un nivel de 100 miliarde dolari.Directiva european din anul 2005, cunoscut sub sintagma 20/20/20 stabilete c

pn n 2020, UE trebuie s-i reduc cu 20% emisiile de noxe i s produc 20% dintotalul energiei din surse regenerabile

De asemenea statele Uniunii Europene trebuie s amestece treptat combustibilul

tradiional utilizat n transport cu biocombustibil, astfel nct, pn n 2010,biodieselul s reprezinte 5,75% din motorina de pe pia, urmnd ca, n 2020,ponderea s creasc la 20%.

6


7/36

`

2.2.Energia eolianaIstoria energiei eolieneEnergia eolian este energia vntului, o form de energie regenerabil. La nceput

energia vntului era transformat n energie mecanic. Ea a fost folosit de la

nceputurile umanitii ca mijloc de propulsie pe ap pentru diverse ambarcaiuni iarceva mai trziu ca energie pentru morile de vnt. Morile de vnt au fost folositencepnd cu sec al 7-lea .Hr de peri pentru mcinarea grunelor. Morile de vnteuropene, construite ncepnd cu sec al 12-lea n Anglia i Frana, au fost folosite att

pentru mcinarea de boabe ct i pentru tierea butenilor, mrunirea tutunului,confecionarea hrtiei, presarea seminelor de in pentru ulei i mcinarea de piatr

pentru vopselele de pictat. Ele au evoluat ca putere de la 25-30 KW la nceputpn la 1500 KW (anul 1988), devenind n acelai timp i loc de depozitare amaterialelor prelucrate.Morile de vnt americane pentru ferme erau ideale pentru

pomparea de ap de la mare adncime. Turbinele eoliene moderne transform energiavntului n energie electric producnd ntre 50-60 KW (diametre de elice ncepnd cu1m)-2-3MW putere (diametre de 60-100m), cele mai multe genernd ntre 500-1500KW. Puterea vntului este folosit i n activiti recreative precum windsurfing-ul.La sfritul anului 2010, capacitatea mondial a generatoarelor eoliene era de 194 400MW. Toate turbinele de pe glob pot genera 430 Terawaior/an, echivalentul a 2,5%din consumul mondial de energie. Industria vntului implic o circulaie a mrfurilorde 40 miliarde euro i lucreaz n ea 670 000 persoane n ntreaga lume.rile cu ceamai mare capacitate instalat n ferme eoliene sunt China, Statele Unite, Germania i

Spania. La nceputul anului 2011, ponderea energiei eoliene, n totalul consumuluiintern era de 24% n Danemarca, 14% n Spania i Portugalia, circa 10% n Irlanda iGermania, 5,3% la nivelul UE; procentul este de 3% n Romnia la nceputul anului2012. La aceeai dat n Romnia existau peste o mie de turbine eoliene, jumtatedintre ele fiind n Dobrogea.

2.4.Energia eoliana, o solutie in dezvoltarea durabilaConceptul de dezvoltare durabila desemneaza totalitatea formelor si metodelor de

dezvoltare socio-economica, al caror fundament il reprezinta in primul rand asigurareaunui echilibru intre aceste sisteme socio-economice si elementele capitalului natural.

Cea mai cunoscuta definitie a dezvoltarii durabile este cu siguranta cea data deComisia Mondiala pentru Mediu si Dezvoltare (WCED) in raportul 'Viitorul nostrucomun',cunoscut si sub numele de Raportul Brundtland: 'dezvoltarea durabila estedezvoltarea care urmareste satisfacerea nevoile prezentului, fara a compromite

posibilitatea generatiilor viitoare de a-si satisface propriile nevoi'.Dezvoltarea durabila urmareste si incearca sa gaseasca un cadru teoretic stabil

pentru luarea deciziilor in orice situatie in care se regaseste un raport de tipulom/mediu, fie ca e vorba de mediu inconjurator, economic sau social.

7


8/36

`

Desi initial dezvoltarea durabila s-a vrut a fi o solutie la criza ecologicadeterminata de intensa exploatare industriala a resurselor si degradarea continua amediului si cauta in primul rand prezervarea calitatii mediului inconjurator, in prezentconceptul s-a extins asupra calitatii vietii in complexitatea sa, si sub aspect economic

si social. Obiect al dezvoltarii durabile este acum si preocuparea pentru dreptate siechitate intre state, nu numai intre generatii.Una dintre directiile sugerate de organismele internationale pentru a instaura o

dezvoltare durabila este acordarea unei atentii deosebite asupra producerii si utilizariide energie pe cale neconventionala. Cea mai buna modalitate de a realiza acestobiective este utilizarea energiilor regenerabile.Raportul Grupului de Experti Interguvernamental asupra Evolutiei Climei (GIEC)

publicat in Februarie 2007, readuce in discutie dezvoltarea surselor de energie naturalaregenerabila, printre care cea eoliana, daca se doreste pastrarea unui nivel rezonabil deconfort in tarile dezvoltate si cresterea considerabila a celui din tarile sarace.

Hermann Scheer (Presedinte EUROSOLAR; Director General al ConsiliuluiInternational pentru Energia Regenerabil -"WCRE"; Presedintele Forului ParlamentarInternational pentru Energiile Regenerabile) tine sa precizeze in cadrul unei pledoariiurmatoarele: "In materie de aprovizionari cu energie la nivel mondial, exista vesti

bune si vesti rele. Cele rele? Petrolul se termina. Cele bune? Petrolul se termina. Si nunumai el: mai devreme sau mai tarziu, toate energiile fosile vor avea aceeasi soarta,chiar si uraniul care alimenteaza centralele nucleare.

Disponibil sub forma lichida, usor de utilizat, petrolul a devenit energia cea maicurenta, "aurul negru" al secolului al XX-lea. Dar a fost dintotdeauna clar ca intr-o zi

se va termina. Cum nimeni nu stia exact cand, problema a fost pusa deoparte.Dispozitia alarmista care domneste astazi printre sefii de stat arata ca acestiaadministrau problema de pe o zi pe alta, pe cand continua sa creasca dependentanoastra de aceasta resursa in declin. De fapt, problema de a sti cat timp vor mai durarezervele nu ajunge decat pe locul trei in randul preocuparilor, caci, inainte de a fiepuizat resursele disponibile, lumea "civilizata" va fi atins un nivel insuportabil dedistrugeri ale mediului inconjurator. Daca e sa credem rezultatele cercetarilorGrupului de Experti Interguvernamental asupra Evolutiei Climei (GIEC), va trebui sase fi redus cu cel putin 60% emisiile de gaze cu efect de sera in 2050 pentru a evita o

prabusire economica si ecologica.Astfel, cu mult inainte de epuizarea reala a surselor, sistemul mondial de

aprovizionare cu energie primara este intr-o stare precara si dezastruoasa. De aceea s-au luat initiative la Summitul G-8 de la Sankt Petersburg din iulie 2006. Eforturiiluzorii: renasterea energiei nucleare in lumea intreaga si promovarea "carbuneluicurat" pentru productia de electricitate pleaca de la postulatul ca sistemul energeticmondial ar putea ramane neschimbat daca nu ar avea impact asupra emisiilor de gazecu efect de sera si asupra schimbarii climatice.

Din acest motiv, cereri presante sunt facute pe langa tarile producatoare pentru

a-si mari cotele si pentru ca retele internationale de aprovizionare sa fie intarite, chiardaca acest lucru intra in contradictie cu obiectivele de protectie a climei. Prezentate si

8


9/36

`

ele inainte de a se dezvolta, energiile regenerabile nu joaca decat un rol marginal inacest gen de initiative. Cu toate acestea, de mult timp ar fi trebuit sa facem din ele o

prioritate strategica absoluta.S-a pretins ca potentialul "regenerabilelor" nu este suficient pentru a inlocui

energiile nucleare si fosile si ca este prea costisitor sa fie dezvoltate la scara mare.Ceea ce inseamna sa sustinem ca ele constituie o povara economica si socialainacceptabila. In plus, unii afirma ca aceasta mutatie ar lua prea mult timp, acest lucruinsemnand ca, pentru deceniile care vin, accentul trebuie sa ramana asupra centralelorconventionale. Fara a uita acest argument: problema stocarii energiilor regenerabiletot nu a fost rezolvata.

Daca privim de aproape, nici unul din argumentele mentionate nu esteconvingator. Utilizarea directa sau indirecta a energiei solare, a vantului, a apei, a

biomasei si a valurilor furnizeaza planetei noastre in fiecare zi - sub forma de vantnecaptat, de caldura solara nerecuperata etc. - de 15.000 de ori mai multa energiedecat consuma omenirea. O centrala eoliana poate fi instalata intr-o saptamana, pecand o centrala termica clasica cere intre cinci si cincisprezece ani. Solutii exista deja

pentru a remedia intermitenta unor filiere precum cea solara si cea eoliana.Posibilitatile de a dezvolta rapid locul energiilor regenerabile in buchetul

energetic, cu scopul de a ne indrepta spre un sistem bazat numai pe aceste filiere, aufost puse in evidenta cu diverse ocazii: astfel, din 1978, grupul din Bellevue adezvoltat un asemenea scenariu pentru Franta si, un an mai tarziu, Union ofConcerned Scientists (Grupul Oamenilor de Stiinta Responsabili) facea acelasi lucru

pentru Statele Unite.

Singurele costuri direct legate de productia de energii regenerabile sunt cele aledezvoltarii tehnologiei. Costul combustibililor nu mai trebuie atunci platit - biomasaconstituind singura exceptie, caci munca agricola si forestiera trebuie remunerata.Costurile legate de echipament se vor diminua o data cu dezvoltarea productiei lascara mare si ameliorarea continua a tehnologiilor. Aceasta pe cand energiaconventionala va creste constant ca pret.

Daca aceasta dezvoltare se desfasoara in acelasi ritm, productia de electricitatede origine nucleara si fosila urmeaza sa fie inlocuita in aproximativ patruzeci de ani.Cat priveste supracosturile, ele se vor diminua din cauza cresterii pretului energiilor

conventionale. Acest lucru inseamna ca, inainte chiar de 2020, pretul electricitatiiregenerabile va fi mai mic decat cel al electricitatii generate in noi centrale nucleare sitermice, accelerand si mai mult tranzitia energetica. Un potential de substitutie similar

poate fi realizat si in domeniul caldurii si al carburantilor. Exista deja case individualesi in curand zgarie-nori care raspund propriilor lor nevoi datorita energiilorregenerabile. Totalul suprainvestitiilor este compensat in zece sau douazeci de ani deeconomiile de combustibili astfel obtinute. Dezvoltarea masinilor hibride trebuie sa

permita si inlocuirea carburantilor fosili cu biocarburanti si motorizari electriceutilizand noi tehnologii ale bateriilor.

Posibilitatea de a merge spre o lume post-fosila si post-nucleara nu esteintotdeauna perceputa ca atare; de fapt, existenta acestei oportunitati este chiar negata

9


10/36

`

in continuare. Sistemul nostru depasit, cu structurile sale de intreprinderi asociate, esteperceput ca gravat in marmura. Consideram demonstrat faptul ca este tehnologicneutru fata de alte surse de energie ale caror costuri sunt privite in mod izolat, pe candar trebui sa se compare sistemele energetice in globalitatea lor. Aceasta viziune

tradeaza o lipsa completa de cunostinte de baza in tehnologii si sociologie, legate deenergie.Una dintre posibilitatile energetice evidentiate de Hermann Scheer in pledoaria

sa, este energia eoliana.

2.5.Introducere in studiul eolienelor

Moara de vant este strmosul generatoarelor eoliene (Fig.1). Ea a aprut in EvulMediu in Europa. Ea a functionat la inceput cu ax vertical. Mai tarziu, morile se

orientau dupa directia vantului si au fost puse panze pentru a capta mai bine energiavantului(Fig.2).

Fig.1 Fig.2.Prima moara de vant cu pale profilate a aparut in secolul doisprezece. Chiar

daca era foarte simpla, este totusi vorba de prima cercetare aerodinamica a palelor.Acestea au fost utilizate in principal pentru pomparea apei sau pentru macinareagraului.

In perioada Renasterii, inventatori celebrii ca Leonardo da Vinci s-au interesatfoarte intens de morile de vant, ceea ce a condus la numeroase inovatii, uneori inutile.De atunci, morile s-au inmultit considerabil in Europa.

Revolutia industrial a oferit un nou inceput pentru morile de vant, prin aparitiade noi materiale. In consecinta, utilizarea metalului a permis modificare formeiturnului si cresterea considerabila a masinilor pe care le numim pe scurt'eoliene'(Fig.3). Evolutia electricitatii in secolul XX a determinat aparitia primeloreoliene moderne (Fig.4). Este studiat profilul palelor, iar inginerii se inspira dupa

profilul aripilor de avion. In prezent, eolienele sunt, aproape in totalitate cu axorizontal, cu exceptia modelelor cu ax vertical ca cele cu rotor Savonius si Darrieus,care sunt inca utilizate, dar sunt pe cale de disparitie.

Ultimele inovatii permit functionarea eolienelor cu viteza variabila, respectivreglarea vitezei turbinei eoliene in functie de viteza vantului.

10


11/36

`

Fig.3.

Fig.4

11


12/36

`

2.6.Principiul de func ionare

Energia de origine eoliana face parte din energiile regenerabile. Aero-generatorulutilizeaza energia cinetica a vantului pentru a antrena arborele rotorului sau: aceastaeste transformat in energie mecanica, care la randul ei este transformata in energie

electrica de catre generatorul cuplat mecanic la turbina eoliana. Acest cuplaj mecanicse poate face fie direct, daca turbina si generatorul au viteze de acelasi ordin demarime, fie se poate realiza prin intermediul unui multiplicator de viteza. In sfarsit,exista mai multe posibilitati de a utiliza energia electrica produsa: fie este stocata inacumulatori, fie este distribuita prin intermediul unei retele electrice, fie suntalimentate sarcini izolate. Sistemele eoliene de conversie au si pierderi. Astfel, se

poate mentiona un randament de ordinul a 59 % pentru rotorul eolienei, 96% almultiplicatorului. Trebuie luate in considerare, de asemenea, pierderile generatoruluisi ale eventualelor sisteme de conversie.

2.7.Particularitati:

Tipuri de instalariO eoliana ocupa o suprafata mica pe sol. Acesta este un foarte mare avantaj,

deoarece perturba putin locatia unde este instalata, permitand mentinerea activitailorindustriale sau agricole din apropiere. Se pot intalni eoliene numite individuale,instalate in locatii izolate. Eoliana nu este racordata la retea, nu este conectata cu alteeoliene, energia produsa este trimisa la un consumator individual.In caz contrar,

eolienele sunt grupate sub forma unor ferme eoliene (fig.5). Instalarile se pot face pe

12


13/36

`

sol, sau, din ce in ce mai mult, in largul marilor (fig.6), sub forma unor ferme eolieneoffshore, in cazul carora prezenta vantului este mai regulata. Acest tip de instalarereduce dezavantajul sonor si amelioreaz estetica.

fig.5

fig.

13


14/36

`

Orientarea axuluiExist mai multe tipuri de eoliene. Se disting insa doua mari familii: eoliene cu

ax vertical si eoliene cu ax orizontal. Indiferent de orientarea axului, rolul lor este dea genera un cuplu motor pentru a antrena generatorul.

Eoliene cu ax verticalPilonii eolienelor cu ax vertical sunt de talie mica, avand inaltimea de 0,1 - 0,5din inaltimea rotorului. Aceasta permite amplasarea intregului echipament deconversie a energiei (multiplicator, generator) la piciorul eolienei, facilitand astfeloperatiunile de intretinere. In plus, nu este necesar utilizarea unui dispozitiv deorientare a rotorului, ca in cazul eolienelor cu ax orizontal. Totusi, vantul areintensitate redus la nivelul solului, ceea ce determina un randament redus al eolienei,aceasta fiind supusa si turbulentelor de vant. In plus, aceste eoliene trebuiesc antrenate

pentru a porni, pilonul este supus unor solicitari mecanice importante. Din acestmotive, in prezent, constructorii de eoliene s-au orientat cu precadere catre eolienelecu ax orizontal. Cele mai raspandite doua structuri de eoliene cu ax vertical se bazeaz

pe principiul tractiunii diferentiale sau a variatiei periodice a incidentei:Rotorul lui Savonius in cazul caruia, functionarea se bazeaz pe principiul

tractiunii diferentiale. Eforturile exercitate de vant asupra fiecareia din fetele unui corpcurbat au intensitati diferite. Rezulta un cuplu care determin rotirea ansamblului.

14


15/36

`

Rotorul lui Darrieus se bazeaza pe principiul variatiei periodice aincidentei. Un profil plasat intr-un curent de aer, in functie de diferiteleunghiuri, este supus unor forte ale caror intensitate si directie sunt diferite.Rezultanta acestor forte determina aparitia unui cuplu motor care rotestedispozitivul.

Eoliene cu ax orizontal

Functionarea eolienelor cu ax orizontal se bazeaza pe principiul morilor de vant.Cel mai adesea, rotorul acestor eoliene are trei pale cu un anumit profil aerodinamic,deoarece astfel se obtine un bun compromis intre coeficientul de putere, cost si vitezade rotatie a captorului eolian, ca si o ameliorare a aspectului estetic, fata de rotorul cudoua pale (fig.7). Eolienele cu ax orizontal sunt cele mai utilizate, deoarecerandamentul lor aerodinamic este superior celui al eolienelor cu ax vertical, sunt mai

putin supuse unor solicitari mecanice importante si au un cost mai scazut.

15


16/36

`

fig.7

Exista doua categorii de eoliene cu ax orizontal:Amonte: vantul sufla pe fata palelor, fata de directia nacelei. Palele sunt rigide, iarrotorul este orientat, cu ajutorul unui dispozitiv, dupa directia vantului (fig.8)Aval: vantul sufla pe spatele palelor, fata de nacela. Rotorul este flexibil si se auto-orienteaza (fig.9)

fig.8 fig.9

Dispunerea amonte a turbinei este cea mai utilizata, deoarece este mai simpla si

da cele mai bune rezultate la puteri mari: nu are suprafete de directionare, eforturile de

manevrare sunt mai reduse si are o stabilitate mai bun. Palele eolienelor cu ax

16


17/36

`

orizontal trebuiesc totdeauna, orientate in functie de directia si forta vantului. Pentruaceasta, exista dispozitive de orientare a nacelei pe directia vantului si de orientare a

palelor, in functie de intensitatea acestuia.In prezent, eolienele cu ax orizontal cu rotorul de tip elice, prezinta cel mai

ridicat interes pentru producerea de energie electrica la scara industriala.

2.8.Componentele clasice ale unei eoliene

Butucul este prevzut cu un sistem pasiv (aerodinamic), activ (hidraulic) saumixt (active stall) care permite orientarea palelor pentru controlul vitezei de rotaie aturbinei eoliene (priza de vnt).

Controlul activ, prin motoare hidraulice, numit i "pitch control". Acest sistem

asigur modificarea unghiului de inciden a palelor pentru a valorifica la maximumvntul instantaneu i pentru a limita puterea n cazul n care vntul depete viteza

17


18/36

`

nominal. n general, sistemul rotete palele n jurul propriilor axe (micare depivotare), cu cteva grade, n funcie de viteza vntului, astfel nct palele s fiepoziionate n permanen sub un unghi optim n raport cu viteza vntului, astfel ncts se obin n orice moment puterea maxim. Sistemul permite limitarea puterii n

cazul unui vnt puternic (la limit, n caz de furtun, trecerea palelor n "drapel").Controlul aerodinamic pasiv, numit i "stall control". Palele eolienei sunt fixe nraport cu butucul turbinei. Ele sunt concepute special pentru a permite deblocarea ncazul unui vnt puternic. Deblocarea este progresiv, pn cnd vntul atinge vitezacritic. Acest tip de control este utilizat de cea mai mare parte a eolienelor, deoareceare avantajul c nu necesit piese mobile i sisteme de comand n rotorul turbinei.

Ultimul tip de control, vizeaz utilizarea avantajelor controlului pasiv i al celuiactiv, pentru a controla mai precis conversia n energie electric. Acest sistem estenumit control activ cu deblocare aerodinamic, sau "active stall". El este utilizat

pentru eolienele de foarte mare putere.

Palele sau captorul de energie sunt realizate dintr-un amestec de fibr de sticli materiale compozite. Ele au rolul de a capta energia vntului i de a transferarotorului turbinei. Profilul lor este rodul unor studii aerodinamice complexe, de eldepinznd randamentul turbinei. Astfel:Diametrul palelor (sau suprafaa acoperit de acestea) este n funcie de puterea dorit:

18


19/36

`

Limea palelor determin cuplul de pornire, care va fi cu att mai mare cu ctpalele sunt mai late;Profilul depinde de cuplul dorit n funcionare;

Exemplu de profil al extremitii unei pale a unei eoliene(Sursa: Societatea Laborelec- Belgia)

Numrul de pale depinde de eolian. n prezent, sistemul cu trei pale este celmai utilizat, deoarece asigur limitarea vibraiilor, a zgomotului i a oboselii rotorului,

fa de sistemele mono-pal sau bi-pal. Coeficientul de putere este cu 10 % mai marepentru sistemul bi-pal fa de cel mono-pal, iar creterea este de 3% ntre sistemulcu trei pale fa de dou pale. n plus, este un compromis bun ntre cost i viteza derotaie a captorului eolian i avantaje din punct de vedere estetic pentru sistemul cutrei pale, fa de cel cu dou pale.

19


20/36

`

Schema eolienelor mono-pal, bi-pal i cu trei pale

(Sursa: Societatea Laborelec- Belgia)

Arborele primar: este arborele rotorului turbinei eoliene. Se mai numetearborele lent, deoarece el se rotete cu viteze de ordinul a 20 - 40 rot/min. Prinintermediul multiplicatorului, el transmite micarea, arborelui secundar.

Multiplicatorul mecanic de vitez permite transformarea puterii mecanice,caracterizat de cuplu mare i vitez mic specific turbinei eoliene, n putere devitez mai ridicat, dar cuplu mai mic. Aceasta deoarece viteza turbinei eoliene este

prea mic, iar cuplul prea mare, pentru a fi aplicate direct generatorului.Multiplicatorul asigur conexiunea ntre arborele primar (al turbinei eoliene) iarborele secundar (al generatorului).

Exist mai multe tipuri de multiplicatoare, cum ar fi:

Multiplicatorul cu una sau mai multe trepte de roi dinate, care permitetransformarea micrii mecanice de la 19-30 rot/min la 1500 rot/min. Axele de rotaieale roilor dinate sunt fixe n raport cu carcasa. Multiplicatorul cu sistem planetar, care permite obinerea unor rapoarte detransmisie mari, ntr-un volum mic. n cazul acestora, axele roilor numite satelii nusunt fixe fa de carcas, ci se rotesc fa de celelalte roi.

Exist i posibilitatea antrenrii directe a generatorului, fr utilizarea unuimultiplicator.

20


21/36

`

Imagine din interiorul unei nacele: n prim-plan multiplicatorul,n planul secund generatorul.(Sursa: Societatea Laborelec-Belgia)

Sistemul de rcireSunt prevzute sisteme de rcire, att pentru multiplicatorul de vitez ce

transmite eforturile mecanice ntre cei doi arbori, ct i pentru generator. Ele suntconstituite din radiatoare de ap sau ulei i ventilatoare. Rcirea cu ulei este utilizat

pentru multiplicatoare.Arborele generatorului sau arborele secundar antreneaz generatorul electric,

sincron sau asincron, ce are una sau dou perechi de poli. El este echipat cu o frnmecanic cu disc (dispozitiv de securitate), care limiteaz viteza de rotaie n cazulunui vnt violent. Pot exista i alte dispozitive de securitate.

Generatorul electric asigur producerea energiei electrice. Puterea sa atinge4,5 MW pentru cele mai mari eoliene. n prezent se desfoar cercetri pentrurealizarea unor eoliene de putere mai mare (5 MW).Generatorul poate fi de curent continuu sau de curent alternativ. Datorit preului i

randamentului, se utilizeaz, aproape n totalitate, generatoare de curent alternativ.Generatoarele de curent alternativ pot fi sincrone sau asincrone, funcionnd la vitez

fix sau variabil.Generatorul sincron:Generatorul sincron sau maina sincron (MS) se poate utiliza n cazul

antrenrii directe, respectiv legtura mecanic dintre arborele turbinei eoliene i cel algeneratorului se realizeaz direct, fr utilizarea unui multiplicator. n consecin,generatorul este conectat la reea prin intermediul unui convertor static. Dacgeneratorul este cu magnei permaneni, el poate funciona n mod autonom, neavndnevoie de excitaie.Excitaie electric. Bobinele circuitului de excitaie (situate pe rotor) sunt alimentate

n curent continuu, prin intermediul unui sistem de perii i inele colectoare fixate pearborele generatorului. Alimentarea se poate face prin intermediul unui redresor, ce

21


22/36

`

transform energia de curent alternativ a reelei, n curent continuu. Exist ns maimulte metode de realizare a excitaiei. Generatoarele sincrone cu excitaie electricsunt cele mai utilizate n prezent.

Cu magnei permaneni (MSMP). Sursa cmpului de excitaie o constituie

magneii permaneni situai pe rotor, fiind astfel independent de reea. Acest tip demain are tendina de a fi din ce n ce mai utilizat de ctre constructorii de eoliene,deoarece ea funcioneaz autonom, iar construcia n ansamblu, este mai simpl.

Generatorul asincron:Maina asincron (MAS) este frecvent utilizat, deoarece ea poate suporta

uoare variaii de vitez, ceea ce constituie un avantaj major pentru aplicaiile eoliene,n cazul crora viteza vntului poate evolua rapid, mai ales pe durata rafalelor.Acestea determin solicitri mecanice importante, care sunt mai reduse n cazulutilizrii unui generator asincron, dect n cazul generatorului sincron, carefuncioneaz n mod normal, la vitez fix. Maina asincron este ns puin utilizat

pentru eoliene izolate, deoarece necesit baterii de condensatoare care s asigureenergia reactiv necesar magnetizrii.

Cu rotor bobinat. nfurrile rotorice, conectate n stea, sunt legate la unsistem de inele i perii ce asigur accesul la nfurri, pentru conectarea unuiconvertor static n cazul comenzii prin rotor (maina asincron dublu alimentat -MADA).n scurt-circuit. Rotorul este construit din bare ce sunt scurtcircuitate la capete prinintermediul unor inele. nfurrile rotorice nu sunt accesibile.

Imagine din interiorul unei nacele(Sursa: Societatea Laborelec-Belgia)

Sistemul electronic de control a funcionrii generale a eolienei i amecanismului de orientare. El asigur pornirea eolienei, reglarea nclinrii palelor,frnarea, ca i orientarea nacelei n raport cu vntul

Sistemul de rcireSunt prevzute sisteme de rcire, att pentru multiplicatorul de vitez ce transmite

eforturile mecanice ntre cei doi arbori, ct i pentru generator. Ele sunt constituite din

22


23/36

`

radiatoare de ap sau ulei i ventilatoare. Rcirea cu ulei este utilizat pentrumultiplicatoare.

Dispozitivele de msurare a vntului sunt de dou tipuri: o giruet pentruevaluarea direciei i un anemometru pentru msurare vitezei. Informaiile sunt

transmise sistemului numeric de comand, care realizeaz reglajele n mod automat.

Imagine a dispozitivelor de msurare a vntului(Sursa: Societatea Laborelec-Belgia)

Sistemul de orientare a nacelei este constituit dintr-o coroan dinat(cremalier) echipat cu un motor. El asigur orientare eolienei i "blocarea" acesteia

pe axa vntului, cu ajutorul unei frne.Pilonul

Pilonul este, n general, un tub de oel i un turn metalic. El susine turbinaeolian i nacela. Alegerea nlimii este important, deoarece trebuie realizat un buncompromis ntre preul de construcie i expunerea dorit la vnt. n consecin, odatcu creterea nlimii, crete viteza vntului, dar i preul. n general, nlimea

pilonului este puin mai mare dect diametrul palelor. nlimea eolienelor estecuprins ntre 40 i 80 de metri. Prin interiorul pilonului trec cablurile care asigurconectarea la reeaua electric.

Imaginea pilonului unei eoliene(Sursa: Societatea Laborelec-Belg)

23


24/36

`

2.9.Importanta eolienelor

Situatia actualaNoile cerinte in domeniul dezvoltrii durabile au determinat statele lumii sa isi

puna problema metodelor de producere a energiei si sa creasca cota de energieprodusa pe baza energiilor regenerabile. Protocolul de la Kyoto angajeaza statelesemnatare sa reduca emisiile de gaze cu efect de sera. Acest acord a determinatadoptarea unor politici nationale de dezvoltare a eolienelor si a altor surse ce nudegaja bioxid ce carbon.Trei factori au determinat ca solutia eolienelor sa devina mai competitiva:. noile cunostinte si dezvoltarea electronicii de putere;. ameliorarea performantelor aerodinamice in conceperea turbinelor eoliene;. finantarea nationala pentru implantarea de noi eoliene.

In prezent, pe plan mondial, ponderea energiilor regenerabile in producereaenergiei electrice, este scazut. Se poate spune ca potentialul diferitelor filiere deenergii regenerabile, este sub-exploatat. Totusi, ameliorarile tehnologice au favorizatinstalarea de generatoare eoliene, intr-un ritm permanent cresctor in ultimii ani, cu oevolutie exponentiala, avand o rata de crestere de 25% in 2003.

Filiera eoliana este destul de dezvoltata in Europa, detinand pozitia de lider intopul energiilor regenerabile. Acest tip de energie regenerabila asigura necesarul deenergie electrica pentru 10 milioane de locuitori. Dealtfel, 90 % din productorii de

eoliene de medie si mare putere, se afla in Europa.

24


25/36

`

Repartitia in Europa a energiei electrice produse pe baza eolienelor, aratadiferente intre state. Germania este liderul pe piata europeana, in ciuda unei incetiniriin 2003 a instalarilor. Spania, pe pozitia a doua, continua sa instaleze intensiv parcurieoliene. Danemarca este pe a treia pozitie, avand dezvoltate eoliene offshore sitrecand la modernizarea eolienelor mai vechi de 10 ani.

Costurile si eficienta unui proiect eolian trebuie sa tina seama atat de pretuleolienei, cat de cele ale instalrii si intretinerii acesteia, precum si de cel al vanzarii

energiei. O eoliana este scumpa. Trebuiesc realizate inca progrese economice pentru ase putea asigura resursele dezvoltrii eolienelor. Se estimeaza ca instalarea unui kW

25


26/36

`

eolian, cost aproximativ 1000 Euro. Progresele tehnologice si productia in crestere deeoliene din ultimii ani, permit reducerea constanta a pretului estimat. Pretul unui kWhdepinde de pretul instalarii eolienei, cat si de cantitatea de energie produsa anual.Acest pret variaza in functie de locatie si scade pe masura dezvoltarii tehnologice. In

Germania si Danemarca, investitorii sunt fie mari grupuri industriale, fie particularisau agricultori.Aceasta particularitate tinde sa implice populatia in dezvoltarea eolienelor.

Energia eoliana este perceputa ca o cale de diversificare a productiei agricole. InDanemarca, 100000 de familii detin actiuni in energia eoliana. Filiera eoliana a

permis, de asemenea, crearea de locuri de munca in diverse sectoare, ca cele deproducere a eolienelor si a componentelor acestora, instalarii eolienelor, exploatarii siintretinerii, precum si in domeniul cercetarii si dezvoltarii. Se inregistreaza peste15000 de angajati in Danemarca si 30000 in Germania, direct sau indirect implicati infiliera eoliana.

Avantajen contextul actual, caracterizat de creterea alarmant a polurii cauzate de

producerea energiei din arderea combustibililor fosili, devine dince n ce maiimportant reducerea dependenei de aceti combustibili.Energia eolian s-a dovedit deja a fi o soluie foarte bun la problema energeticglobal. Utilizarea resurselor regenerabile se adreseaza nu numai producerii deenergie, dar prin modul particular de generare reformuleaza si modelul de dezvoltare,

prin descentralizarea surselor. Energia eoliana in special este printre formele deenergie regenerabila care se presteaza aplicatiilor la scara redusa.

26


27/36

`

Principalul avantaj al energiei eoliene este emisia zero de substane poluante igaze cu efect de ser, datorit faptului c nu se ard combustibili.

Nu se produc deeuri. Producerea de energie eolian nu implic producerea nici a unuifel de deeuri.

Costuri reduse pe unitate de energie produs. Costul energiei electrice produsen centralele eoliene moderne a sczut substanial n ultimii ani, ajungnd n S.U.A. sfie chiar mai mici dect n cazul energiei generate din combustibili, chiar dac nu seiau n considerare externalitile negative inerente utilizrii combustibililor clasici.

n 2004, preul energiei eoliene ajunsese deja la o cincime fa de cel din anii80, iar previziunile sunt de continuare a scderii acestora, deoarece se pun n funciunetot mai multe uniti eoliene cu putere instalat de mai muli megawai.

Costuri reduse de scoatere din funciune. Spre deosebire de centralele nucleare,de exemplu, unde costurile de scoatere din funciune pot fi de cteva ori mai maridect costurile centralei, n cazul generatoarelor eoliene,costurile de scoatere dinfunciune, la captul perioadei normale de funcionare, sunt minime, acestea putnd fiintegral reciclate.

DezavantajeLa nceput, un important dezavantaj al produciei de energie eolian a fost

preul destul de mare de producere a energiei i fiabilitatea relativ redus a turbinelor.n ultimii ani, ns, preul de producie pe unitate de energie electric a sczut drastic,ajungnd pn la cifre de ordinul 3-4 euroceni pe kilowatt or, prin mbuntirea

parametrilor tehnici ai turbinelor.

Un alt dezavantaj este i "poluarea vizual" - adic, au o apariie neplcut - ide asemenea produc "poluare sonor" (sunt prea glgioase). Alii susin c turbineleafecteaz mediul i ecosistemele din mprejurimi, omornd psri i necesitndterenuri mari virane pentru instalarea lor.

Argumente mpotriva acestora sunt c turbinele moderne de vnt au o apariieatractiv stilizat, c mainile omoar mai multe psri pe an dect turbinele i c altesurse de energie, precum generarea de electricitate folosind crbunele, sunt cu multmai duntoare pentru mediu, deoarece creeaz poluare i duc la efectul de ser.

Un dezavantaj practic este variaia n viteza vntului. Multe locuri pe Pmnt nu

pot produce destul electricitate folosind puterea eolian, i din aceast cauz energiaeolian nu este viabil n orice locaie.

PerspectiveEnergia eoliana este considerata ca una din optiunile cele mai durabile dintre

variantele viitorului, resursele vantului fiind imense. Se estimeaza ca energia eolianarecuperabila la nivel mondial se situeaz la aproximativ 53 000 TWh (TerraWattor),ceea ce reprezinta de 4 ori mai mult decat consumul mondial actual de electricitate. InEuropa, potentialul este suficient pentru asigurarea a cel putin 20% din necesarul deenergie electric pana in 2020, mai ales daca se ia in considerare noul potential

offshore.

27


28/36

`

Zgomotul

Scara zgomotelor(Sursa: Revue Sciences et Avenir, iulie 2004)

Chiar dac eolienele de prim generaie erau deranjante din punct de vederesonor, se pare c n prezent, dezvoltrile tehnologice au permis reducereaconsiderabil a zgomotului produs de astfel de instalaii. Astfel, pe scara surselor dezgomot, eolienele se situeaz undeva ntre zgomotul produs de un vnt slab izgomotul din interiorul unei locuine, respectiv la aproximativ 45 dB. Evoluia

nivelului sonor n funcie de numrul de eoliene este logaritmic, respectiv instalareaunei a doua eoliene determin creterea nivelului sonor cu 3 dB i nu dublareaacestuia.

Pentru diminuarea polurii sonore exist mai multe ci:- multiplicatoarele sunt special concepute pentru eoliene. n plus, se ncearc

favorizarea acionrilor directe, fr utilizarea multiplicatoarelor.- profilul palelor face obiectul unor cercetri intense pentru reducerea polurii sonore

determinat de scurgerea vntului n jurul palelor sau a emisiilor datorate nacelei saupilonului. Arborii de transmisie sunt prevzui cu amortizoare pentru limitarea

vibraiilor.- antifonarea nacelei permite, de asemenea, reducerea zgomotelor.

28


29/36

`

2.10.Doua parcuri eoliene, inaugurate in 2012, la Constanta siGalati

Furnizorul si distribuitorul de electricitate Electrica SA estimeaza ca la sfarsitul

anului 2012 va pune in functiune cele doua parcuri eoliene pe care le construieste laChirnogeni (judet Constanta) si Frumusita (judet-Galati)."In prezent se deruleaza procedura de achizitie a turbinelor eoliene pentru parculeolian Frumusita, de 45 MW. In cursul lunii septembrie, urmeaza sa fie publicatanuntul de intentie pentru licitatia de turbine eoliene al parcului eolian Chirnogeni.Licitatia va fi demarata dupa obtinerea autorizatiei de constructie", se arata in dateletransmise de Electrica SA, la solicitareaNewsIn.

Parcul eolian de la Frumusita detine autorizatie de infiintare si are contractul deracordare semnat. Pentru parcul eolian Chirnogeni, se afla in curs de depunere

documentatia pentru autorizatia de constructie, Electrica SA avand deja obtinut avizultehnic de racordare. In cursul lunii august, urmeaza sa fie semnat constractul deracordare, spun oficialii companiei.

Electrica SA este investitor unic la cele doua proiecte. Investitia totala in celedoua ferme eoliene s-ar putea ridica la circa 200 milioane euro. Oficialii societatiispuneau anul trecut ca parcul eolian de la Chirnogeni urma sa fie primul pus infunctiune undeva la jumatatea lui 2011, astfel proiectele vor avea o intarziere de cel

putin un an.

O energie eolian diferitAproape toi dintre noi au vzut turbinele eoliene - dispozitive care genereazenergia cu ajutorul lamelor, ce se nvrtesc de la fora vntului, acionnd asupra lor.Dar ideiile ingineriei moderne au depit morile de vnt clasice obinuite i s-audezvoltat mai departe, crend o serie de variante, uneori, destul de neobinuite, pentrua obine energie electric din vnt. V prezentam o imagine n ansamblu a doar oduzin de aceste inovaii inginereti, concepute pentru a dezvolta energia "verde".

Un zgrie-nori din vntS-ar prea c Dumnezeu nsui a poruncit instalarea turbinelor eoliene pe

zgrie-nori. ntr-adevr, la nlime, dup cum se tie, vntul sufl mai puternic, dectla suprafaa pmntului. Arhitecii britanici David Arnold si Alexa Ratzlaff propun sfie construite zgrie-nori speciale, scopul principal al crora ar fi doar generareaenergiei eoliene. O astfel de cldire este n msur s furnizeze energie electric

pentru dou mii de case particulare.

29
http://www.ziare.com/mediu/electricitate/http://www.ziare.com/mediu/turbine-eoliene/http://www.ziare.com/mediu/electricitate/http://www.ziare.com/mediu/turbine-eoliene/


30/36

`

Turbinele eoliene la marginea drumuluiMaina, care circul pe drum cu o vitez mare, creeaz n jurul su o anumit

turbulen. i designerul Pedro Gomes propune s-o foloseasc pentru a dezvoltaenergie "verde". Pentru aceasta trebuie doar de instalat de-a lungul traseului turbineleeoliene speciale, care prind acest flux de vnt, lsat n urma mainii.

Lanterne de stradDesignerul industrial Arttu-Matti Immonen a creat conceptul de lmpi de strad,

combinate cu turbinele eoliene. Aceste mori de vnt vor genera energia necesarpentru iluminatul strzilor. Iar surplusul va fi direcionat n reele oreneti.

30


31/36

`

Insula eolianProiectul profesorului japonez Yuji Ohya de la Universitatea Kyushu presupune

crearea unei mori de vnt familiare pentru noi. Numai c acestea vor fi (112 de metrin diametru) instalate n mas ntr-un singur loc. Deci, va fi o insul, creat de om,

pentru dezvoltarea energiei eoliene.

Turbinele pe piloni electriceStlpi electrice pot fi gsite n orice col al lumii, chiar i n cel mai ndeprtat.

Pornind de la acest fapt, designerii francezi Nicolas Delon, Julien Choppin i RaphaelMenard propun ca acetia s fie folosite ca suporturi pentru turbinele eoliene. Atunci

31


32/36

`

nu va fi nevoie nici de centrale electrice! Doar suporturi vor dezvolta i vor transportaenergia electric n toat ara.

32


33/36

`

IV.Bibliografie

Bienvenu Cl.(1982),Ce este energia?,Edit.Tehnica, Bucuresti;

Herbst C.,Letea I.(1974),Resursele energetice ale Pamantului, Edit.Stiintifica,Bucuresti; Vlad I.(1982), Energia vantului,Edit. Tehnica, Bucuresti; http ://www.sizilien-sicily-sicilia.de/Energie-uk.htm Departament Gnie Electrique, HEI http://valromeysolidaire.free.fr http://muextension.missouri.edu http://www.em.ucv.ro/eLEE/RO Wind energy barometer-EuroObserv'ER 2004 Revue Sciences et Avenir, iulie 2004

33


34/36

`

V.Anexe

Retea de eoliene

34


35/36

`

Darrieus Vertical-Axis Wind Turbine

35


36/36

`

Turbina de vnt conectata la generatoare de electricitate.

Turbine, generatoare eoliene

Date post:	05-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	alexandra-ale
View:	237 times
Download:	0 times

Energie Eoliana Atestat 2012 Curca Alexandra Vechi

Documents