Turbina wiatrowa

 

 

 

 

Turbina wiatrowa (generator wiatrowy, wiatrak) - urządzenie zamieniające energię kinetyczną wiatru na pracę mechaniczną w postaci ruchu obrotowego wirnika.

 

 

ZASADA DZIAłANIA

 

Każda turbina wiatrowa zaopatrzona jest w wirnik, składający się z łopat i piasty umieszczonej na przedniej części gondoli ustawionej na wiatr. Wirnik przymocowany jest do głównego wału, wspierającego się na dwóch łożyskach. Wał przenosi energię obrotów przez przekładnię do generatora, który przekształca ją w energię elektryczną.

Zasada ta może nieco się różnić w przypadku zastosowana innych typów turbin.

 

 

RODZAJE TURBIN 

 

Współczesne turbiny wiatrowe możemy podzielić na:

• bębnowe,
• karuzelowe,
• rotorowe Savoniusa,
  
• wielopłatowe,
• Darrieusa,
• śmigłowe,
• typu tornado

 

Najczęściej obecnie spotykaną turbiną wiatrową jest turbina śmigłowa trójpłatowa (rzadziej dwu- lub jednopłatowa, ewentualnie o większej liczbie łopat), o poziomej osi obrotu, wirniku ustawionym "na wiatr", zamocowanym w gondolo stalowej lub z tworzyw sztucznych. Całość umieszczona jest na wieży o wysokości od 40 do 100 m.

 

 

Energia wiatru jest jednym z odnawialnych źródeł energii. Współcześnie stosowane turbiny wiatrowe przekształcają ją na energię mechaniczną, która dalej zamieniana jest na elektryczną. Przez ponad 2500 lat wiatraki miały pionową oś obrotu, dopiero w 1105 roku powstał pierwszy opis wiatraka o poziomej osi obrotu, czyli takiego, jaki jest obecnie najpopularniejszy. 

Powierzchniową gęstość mocy (czyli energia wiatru na jednostkę czasu i powierzchni) określa się wzorem:

 

gdzie:

Energia wiatru zależy od jego predkości v w trzeciej potędze, przez co lokalizacje pod siłownie wiatrowe dobierane są bardzo starannie pod kątem częstości występowania silnych (7-20 m/s) wiatrów.

Innym wykorzystaniem energii wiatru są żaglowce.

Ocenia się że 1-2% energii promieniowania słonecznego, docierającego do powierzchni Ziemi przekształca się na energię kinetyczną powietrza, co daje w sumie moc 2700 TW, a po odjęciu mocy wiatrów wiejących na dużych wysokościach, nad otwartym morzem oraz w innych miejscach, w których nie jest możliwe zainstalowanie siłowni wiatrowych, pozostaje potencjał energetyczny 40 TW.

 

Najczęściej obecnie spotykane w energetyce wiatraki mogą pracować przy prędkościach wiatru od 3 do 30 m/s, przyjmuje się, że granicą opłacalności jest średnioroczna prędkość wiatru 5 m/s (dla śmigłowej turbiny około 1 MW), ale aby określić opłacalność inwestycji trzeba dysponować dużo dokładniejszymi danymi na temat wiatru w danej lokalizacji i innymi danymi ekonomicznymi.

 

 

 

Możliwości rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce

 

Możliwości rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce są bardzo obiecujące. Wskazują na to uzyskane wyniki badań prowadzonych, na podstawie wieloletnich obserwacji kierunków i prędkości wiatru w IMGW, prowadzonych przez profesjonalnej sieci meteorologicznej. Badania były przeprowadzone na terenie całego kraju .