Introducere….pag 4 [310298]

CUPRINS

Introducere……………………….pag 4

Descriere proiect………………….pag 5

Vantul ca sursa de energie……….pag 11

Tipuri de eoliene…………………..pag 12

Probleme sociale si de mediu……. pag 15

Probleme tehnice…………………. pag 16

Avantaje si dezavantaje…………….pag 17

Demonstratie Practica……………..pag 21

Stiati ca…?………………………………pag 23

Bibliografie………………………….pag 24

Motto

“Nature, the only solution.”

[anonimizat], precum si motive de ordin economic si social

Energia eoliană este generată prin transferul energiei vântului unei turbine eoliene. Vânturile se formează datorită încălzirii neuniforme a suprafeței Pământului de către energia radiată de Soare care ajunge la suprafața planetei noastre. Această încălzire variabilă a [anonimizat]. Energia cinetică a [anonimizat] a genera electricitate. Unele turbine eoliene sunt capabile de a produce până la 5 [anonimizat] o viteză constantă a vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 kilometri pe oră. [anonimizat].

Eolienele sunt sisteme de conversie a energiei cinetice a vântului in energie electrica. [anonimizat]-o să se rotească pe un “arbore”.

Potrivit strategiei de diminuare a [anonimizat] 40 [anonimizat] a inlocui complet si eficient centralele actuale alimentate de carbuni si pentru a face fata nevoilor de energie din prezent pana in 2050. “[anonimizat], orice si-a propus in trecut omenirea”, [anonimizat], o [anonimizat] 2.600 megawatii de energie. [anonimizat]

2. Descrierea proiectului

Structura generala a unui grup eolian este urmatoarea:

• fundatie – asigura rezistenta mecanica a grupului eolian;

• pilon de sustinere cu o inaltime sufficient de mare pentru a [anonimizat];

• carcasa protectoare (nacela), amplasata in varful pilonului care contine echipamente de transformare a [anonimizat];

• rotor compus din pale (forma si conceptia lor este esentiala pentru a asigura forta de rotatie necesara).

IMAGINEA 1 – [anonimizat], sunt:

• butucul rotorului;

• palele;

• nacela;

• pilonul;

• arborele principal (de turatie redusa);

• multiplicatorul de turatie cu roti dintate;

• dispozitivul de franare;

• arborele de turatie ridicata;

• generatorul electric;

• sistemul de racire al generatorului electric;

• sistemul rotire nacela;

• girueta;

• anemometrul;

• sistemul de control (controller);

• transformator electric

• invertor

• sistem de rotire a palelor

Butucul rotorului are rolul de a permite montarea palelor turbinei si este montat pe arborele principal al turbinei eoliene.

Palele reprezinta unele dintre cele mai importante componente ale turbinelor eoliene si impreuna cu butucul alcatuiesc rotorul turbinei.

Cel mai adesea, palele sunt realizate cu aceleasi tehnologii utilizate si in industria aeronautica, din materiale compozite, care sa asigure simultan rezistenta mecanica, flexibilitate, elasticitate si greutate redusa. Uneori se utilizeaza la constructia palelor si materiale metalice sau chiar lemnul.

Nacela are rolul de a proteja componentele turbinei eoliene, care se monteaza in interiorul acesteia si anume: arborele principal, multiplicatorul de turatie, dispozitivul de franare, arborele de turatie ridicata, generatorul electric, sistemul de racire al generatorului electric si sistemul de rotire.

Pilonul are rolul de a sustine turbina eoliana si de a permite accesul in vederea exploatarii si executarii operatiilor de intretinere, respectiv reparatii. In interiorul pilonilor sunt montate atat reteaua de distributie a energiei electrice produse de turbina eoliana, cat si scarile de acces spre nacela.

Arborele principal al turbinelor eoliene are turatie redusa si transmite miscarea de rotatie, de la butucul turbinei la multiplicatorul de turatie cu roti dintate.

Multiplicatorul de turatie cu roti dintate are rolul de a mari turatia de la valoarea redusa a arborelui principal, la valoarea ridicata de care are nevoie generatorul de curent electric.

Dispozitivul de franare este un dispozitiv de siguranta si se monteaza pe arborele de turatie ridicata, intre multiplicatorul de turatie si generatorul electric. Viteza de rotatie a turbinei este mentinuta constanta prin reglarea unghiului de inclinare a palelor in functie de viteza vantului si nu prin franarea arborelui secundar al turbinei. Dispozitivul de franare (cel mai adesea hidraulic, iar uneori mecanic) este utilizat numai in cazul in care mecanismul de reglare a unghiului de inclinare a palelor nu functioneaza corect, sau pentru franarea completa a turbinei in cazul in care se efectueaza operatii de intretinere sau reparatii.

Arborele de turatie ridicata denumit si arbore secundar sau cuplaj, are rolul de a transmite miscarea de la multiplicatorul de turatie la generatorul electric.

Generatorul electric are rolul de a converti energia mecanica a arborelui de turatie ridicata al turbinei eoliene, in energie electrica. Spirele rotorului se rotesc in campul magnetic generat de stator si astfel, in spire se induce curent electric.

Exista atat generatoare electrice care furnizeaza curent continuu (de regula pentru aplicatii casnice si turbine de dimensiuni reduse), cat si generatoare electrice cu curent alternativ intr-o gama extrem de variata de puteri.

Sistemul de racire al generatorului electric preia excesul de caldura produs in timpul functionarii acestuia. Racirea poate fi asigurata de un ventrilator centrifugal, iar generatoarele de putere mai redusa au racirea asigurata de ventilatoare axiale. Uneori sistemul de racire a generatoarelor electrice este proiectat sa functioneze cu apa de racire, caz in care exista un circuit suplimentar pentru racirea apei.

Sistemul rotire nacela al turbinei eoliene, are rolul de a permite orientarea turbinei dupa directia vantului. Componentele principale ale acestui sistem sunt motorul de pivotare si elementul de transmisie a miscarii.

Ambele componente au prevazute elemente de angrenare cu roti dintate. Acest mecanism este antrenat in miscare cu ajutorul unui sistern automatizat, la orice schimbare a directiei vantului, sesizata de girueta.

Girueta este montata pe nacela si are rolul de a se orienta in permanenta dupa directia vantului. La schimbarea directiei vantului girueta comanda automat intrarea in functiune a sistemului de pivotare al turbinei. In cazul turbinelor de dimensiuni reduse, nacela este rotita automat dupa directia vintului cu ajutorul giruetei, fara a fi necesara prezenta unui sistem suplimentar de pivotare.

Anemometrul este un dispozitiv pentru masurarea vitezei vantului. Acest aparat este montat pe nacela si comanda pornirea turbinei eoliene cand viteza vantului depaseste 3 – 4m/s, respectiv oprirea turbinei eoliene cand viteza vantului depaseste 25 m/s.

Controler-ul este calculatorul principal al unei turbine eoliene, care cel putin in cazul turbinelor de puteri mari, este integrat intr-o retea de calculatoare, care controleaza buna functionare a tuturor componentelor.

De regula controler-ul este amplasat in nacela, iar aIte calculatoare pot fi amplasate inclusiv la baza pilonilor.

Principalul echipament al turbinei eoliene il reprezinta rotorul. Datorita formei aerodinamice, rotorul, amplasat in fata nacelei, se roteste sub actiunea vantului, transformand energia eoliana (miscarea aerului) in energie mecanica de rotatie.

Transformatorul se gaseste intr-un compartiment separat la partea din spate a nacelei, fiind izolat de restul componentelor printr-o placa metalica. Fiind de tip uscat, riscul de incendiu este minim. In plus, transformatorul include masurile necesare pentru evitarea deteriorarii. Localizarea transformaorului in interiorul nacelei previne pierderile electrice cauzate de lungimea cablurilor de joasa tensiune si reduce impactul vizual.

Echipamentele amplasate in nacela asigura conversia energiei mecanice transmisa de rotor in energie electrica, asigura orientarea pe directia vantului si functionarea turbinei in conditii de siguranta.

Sistemele de automatizare permit alarmarea locala si la distanta a operatorilor si daca este cazul, oprirea automata in conditii de siguranta a turbinei eoliene, pentru prevenirea distrugerii echipamentelor.

In scopul prevenirii unor poluari accidentale ale solului circuitul hidraulic este prevazut cu un sistem de colectare a scaparilor accidentale de lichid. Simultan cu detectarea scurgerilor intra in functiune un sistem de protectie, care asigura oprirea automata in conditii de siguranta a turbinei eoliene.

Nacela este echipata cu doua accelerometre pentru controlul oscilatiilor transversale si longitudinale. Sistemul de monitorizare este dotat cu senzori pentru: masurarea conditiilor climatice (directia, viteza si temperatura vantului),parametri de functionare a turbinei (temperaturi, nivelul si presiunea uleiului, nivelul apei de racire, vibratii), viteza rotorului si unghiul de inclinare, parametri de conectare la retea (puterea activa si reactiva, tensiunea, intensitatea si frecventa electrica). Intervalul normal pentru realizarea inspectiilor tehnice este de 12 luni, printre operatiile programate fiind si verificarea nivelului uleiurilor pentru ungere/ racire a diferitelor subansamble.

3. Vantul ca sursa de energie

Puterea disponibila a vantului, P, poate fi aflata pe baza urmatoarei ecuatii:

P=½A

unde este densitatea aerului, A este suprafata de captare si V este viteza vantului.

Viteza vantului creste odata cu inaltimea la care se afla fata de pamant, din cauza stratului limita al Terrei.

4. Tipuri de turbine eoliene

Desi exista diferite modele de eoliene, acestea sunt grupate în doua categorii, în funcție de orientarea axei de rotatie: Eoliene cu axa orizontala, cel mai comun tip de eoliene si eoliene cu axa verticala.

Eolienele cu axa orizontala au de obicei rotoare care seamănă cu elice de aeronave, care operează pe principii aerodinamice similare, de exemplu, fluxul de aer trece peste palele în forma de aripa de avion si creeaza o forță de ridicare.Nacela si generatorul pot fi plasate pe turnuri pentru a profita de randament mai mare.

Exista doua tipuri principale de eoliene verticale,
Savonius și Darrieus. Savonius functioneaza ca o roata de apa cu ajutorul fortelor de tragere, Darrieus utilizeaza pale similare cu cele folosite la eolienele orizontale. Acestea opereaza de obicei mai aproape de sol. Au avantajul de a permite plasarea de echipamente grele, cum ar fi generatorul si cutia de viteze, aproape de nivelul solului mai degraba decat in nacela. Cu toate acestea, vantul este mai slab aproape de nivelul solului, de aceea mai putina energie va fi produsa.

Asemanatoare turbinelor eoliene, dar alimentate de miscarea apei si nu de cea a vantului, turbinele hidroenergetice transforma curentii din adancurile oceanelor in electricitate. SeaGen de 1.2 megawati, care este formata dintr-o pereche de turbine, fiecare avand cate 20 metri in diametru, este in prezent singura turbina hidroenergetica la scara comerciala din lume. Lamele elicelor au abilitatea de a se roti la 180 grade in functie de directia de miscare a curentilor si pot fi ridicate din apa pentru mentenanta, activitatea lor obisnuita fiind de natura subacvatica. Pana in 2015, turbina SeaGen va fi surclasata de o turbina hidroenergetica masiva din Canalul sud-corean Wando Hoenggan, ce va fi construit in parteneriat de Lunar Energy si Compania Energetica Coreana pentru 820 milioane dolari. Generand 300 megawati de electricitate, cele 300 de turbine de cate un megawat, inalte de 18 metri, vor fi ancorate in platoul marin prin propria lor greutate.

Prima si singura centrala energetica alimentata cu valuri din lume seamana cu un sarpe lung de 150 metri si gros de 3.5 m, care pluteste la suprafata marii, pe jumatate scufundat in apa. Fiecare unitate este ancorata perpendicular pe plaja si are patru segmente conectate in linie, care gazduiesc centrale hidraulice independente. Pe masura ce fiecare segment se balanseaza pe valuri, in sus si in jos, centrala sa hidraulica pompeaza un fluid biodegradabil printr-o turbina care produce pana la 0.75 megawati de electricitate per unitate. Impreuna, segmentele, construite cu un cost de 13 milioane de dolari, produc in prezent un total maxim de 2.25 megawati in apropierea coastelor Portugaliei, existand planuri pentru o extindere a fermei la 21 megawati.

5. Probleme sociale si de mediu

Impactul vizual: eolienele mijlocii si mari pozitionate deasupra turnurilor de 30m cu rotoare care pot avea zeci de metri in diametru. Fermele eoliene in apropierea zonelor rezidentiale au intalnit opozitie puternica din partea localnicilor care sustin ca grupurile mari de eoliene sunt o pacoste asupra peisajului si in cele din urma acestea scad valorile proprietatilor.

Zgomot: In general, nivelurile de zgomot la eolienele mari, moderne, sunt relativ scazute. Cele mai multe plângeri de la locuitorii din apropierea fermelor eoliene au loc noaptea, atunci când exista putine alte zgomote de ambient, deoarece alte zgomote au tendinta de a domina in timpul zilei.

Mediul inconjurator: Palele rotative ale rotorului turbinei reprezinta un mare pericol pentru pasari, dupa cum reiese din ratele de mortalitate ale pasarilor mari de pradă în apropierea parcului eolian Altamont Pass din California. Un studiu spaniol estimeaza ca o turbina eoliana ucide, în medie, 10 pasari pe an. Cu toate acestea, comparatiile cu alte pericolele provocate de om arata ca turbinele reprezinta un risc minor.

6. Probleme tehnice

Cu toate ca exista o gama variata de turbine, produse ca urmare a imbunatatirii continue a tehnologiilor aplicate exista doua probleme tehnice cheie care trebuiesc abordate , si anume:

a) Variabilitate: Spre deosebire de centralele cu petrol sau carbune, eolienele nu functioneaza tot timpul din cauza variabilitatii vantului. In timpul perioadelor cu vant slab, eoliene sunt inactive, si ca urmare, exista o dezbatere continua daca energia eoliana poate reduce intr-adevar nevoia de centrale electrice conventionale.

b) Conectarea la retelele electrice: Zonele cu cel mai mare potential eolian (cu viteze mari ale vantului) sunt de cele mai multe ori amplasate la distante mari fata de retelele electrice de transport. In acest caz costurile de conectare a turbinelor, sunt mai mari.

7. Avantaje si dezavantaje

a. Avantaje

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.

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 nucleare , în cazul generatoarelor eoliene, costurile de scoatere din funcțiune, la sfarsitul perioadei normale de funcționare, sunt minime, acestea putând fi integral reciclate.

b. Dezavantaje

Principalul dezavantaj este resursa energetică relativ limitată, datorită 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 ani, însă, prețul de producție pe unitate de energie electrică a scăzut drastic, ajungând, prin îmbunătățirea parametrilor tehnici ai turbinelor, la cifre de ordinul 3-4 eurocenți pe kilowatt oră.

Un alt dezavantaj este și "poluarea vizuală" – adică, unii considera ca au o apariție neplăcută. De asemenea, se afirmă că turbinele afectează mediul și ecosistemele din împrejurimi, omorând păsări și necesitând terenuri mari virane pentru instalarea lor. Argumentele împotriva acestora sunt că turbinele moderne de vânt au o apariție atractivă stilizată, că mașinile omoară mai multe păsări pe an decât turbinele și că alte surse de energie, precum generarea de electricitate folosind cărbunele, sunt cu mult mai dăunătoare pentru mediu, deoarece creează poluare și duc la efectul de seră.

8. Demonstratie practica

Ziua

Noaptea

Circuitul electric al Machetei

9. Stiati ca…?

Astazi, sursele de energie regenerabila produc aproximativ 12% din electricitatea folosita in Statele Unite ale Americii. Dar, conform Administratiei Energetice din cadrul Departamentului de Energie al SUA, vantul, valurile si lumina soarelui ar putea fi surse pentru mai mult de 93% din productia globala de energie de care intregul mapamond are atat de pregnant nevoie. Care sunt, insa, atuurile celor care doresc ca energia regenerabila sa devina un jucator important in industria energetica si sa aiba un impact semnificativ in reducerea emisiilor de gaze cu efect de sera responsabile de schimbarile climatice?

Capacitate totala de eoliene instalata la nivel mondial în anul 2008: 121 de GW (1 GW = 1 miliard de W). Aceasta reprezintă aproximativ 1% din productia totală de energie din toate sursele.

Tara cu cea mai mare utilizare a energiei eoliene: SUA, cu 29 GW.Acesta poate alimenta aproape
800.000 de gospodării și înlocui aproape 30 de milioane de cisterne de petrol pe an.

Cea mai mare ferma de eoliene: Horse Hollow Energy Center, pe o arie de 47.000 de hectare în Nolan si Tayler din Texas, contine 421 eoliene care genereaza 735 MW.

A doua dupa cea din Texas ca marime este ferma de eoliene din Romania de la Fantanele-Cogealac, cu o putere instalata de 600MW cu turbine de 2,5 MW/h.

Cea mai mare eoliana din lume: Enercon E-126 genereaza 6 MW cu un rotor cu diametrul de peste 122 m.

Bibliografie

www.nrel.gov/docs/fy12osti/54605.pdf

en.wikipedia.org/wiki/Wind_turbin

en.wikipedia.org/wiki/List_of_wind_turbine_manufacturers

www.teachergeek.org/wind_turbine_types.pdf

people.bu.edu/noahb/files/wind_turbine_main.pdf

Studiu fezabilitate turbine eoliene – autor Monsson Alma S.R.L.