Aspecte Privind Conversia Energiei Eoliene In Energie Electrica

ANEXA 1

Viteza vântului – scara Beaufort

BIBLIOGRAFIE

Autori români:

Vlad, I., Energia vântului, București, [NUME_REDACTAT], 1982.

Iulian, C., Lazăr, P., Energia eoliană captare și conversie, București, [NUME_REDACTAT] și Enciclopedică, 1985.

Drăgan, V., Burchiu, V., Energiile regenerabile și utilizarea acestora, București, [NUME_REDACTAT], 2012.

Bostan, I., Dulgheru, V., Bostan, V., Sochireanu, A., Sisteme de conversie a energiilor regenerabile, Chișinău, [NUME_REDACTAT]-Info, 2007.

Szeidert-Șubert, I., Contribuții la modelarea și conducerea agregatelor aeroelectrice echipate cu generatoare de inducție și sincrone, Timișoara, [NUME_REDACTAT], 2009.

Vlad, I., Almasi, L., Nedelcu, S., Borzasi, D., Lunca, G., Marko, G., Utilizarea energiei vântului, București, [NUME_REDACTAT], 1984.

Buta, A., Energetică generală și conversia energiei, Timișoara, [NUME_REDACTAT], 1981

Tănăsescu, F., Moraru, D., Popescu, C., Conversia energiei: Tehnici neconvenționale , București, [NUME_REDACTAT], 1860.

Popovici, D., Bazele convertoarelor statice, Timișoara, [NUME_REDACTAT], 1999.

Budișan, N., [NUME_REDACTAT] privind [NUME_REDACTAT] ale [NUME_REDACTAT], Timișoara, [NUME_REDACTAT], 2003.

Boldea, I., Atanasiu G., Analiza unitară a mașinilor electrice, București, [NUME_REDACTAT], 1983.

Kelemen, A., Acționări electrice, București, [NUME_REDACTAT] și Pedagogică, 1979.

Kelemen, A., Imecs M., Sisteme de reglare cu orientare după câmp a mașinilor de curent alternativ, București, [NUME_REDACTAT], 1983.

Budișan, N., Problems of induction generator systems- at wind/diesel/hidro unconventional electric groups/plants/farms, Timișoara, [NUME_REDACTAT], 2003.

Dordea, T., Mașini electrice, București, [NUME_REDACTAT] și Pedagogică, 1977.

Autori străini:

Adkins, B., The general theory of electrical machine, [NUME_REDACTAT], London, 1962.

Ekanayake, J.B., Holdsworth, L., Wu, X., Jenkins, N., [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT], IEEE Transactions on [NUME_REDACTAT], vol.18, no.2, May 2003, pp. 803-809.

Haier, S., [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT]. 2nd Edition, [NUME_REDACTAT] & [NUME_REDACTAT]. Chichester, [NUME_REDACTAT], Weinheim, Brisbane, Singapore, Toronto, 2006.

Mortensen, N., Landberg, L., Troen, Ib., Petersen, E. [NUME_REDACTAT] Analysis and [NUME_REDACTAT] (WAsP), Vol.1,2, RISO, Roskilde, Denmark.

Salman, S.K., Teo, A.L.J., Windmill modeling consideration and factors influencing the stability of a grid-connected wind power-based embedded generator, IEEE Transaction on [NUME_REDACTAT], vol.18, no.2, May 2003, pp.793-802.

Tapia, A., Tapia, G., Ostolaza, J.X., Saenz, J.R., , Modeling and [NUME_REDACTAT] a [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] Generator, IEE Transactions on [NUME_REDACTAT], vol.18, no.2, June 2003, pp. 194-204.

Troen, Ib., Petersen, E., [NUME_REDACTAT] Atlas.[NUME_REDACTAT] Sciance, Research and Development, Brussels, 1989.

Vladimir, V., Trezija, M., Akke, P., Synchronous and [NUME_REDACTAT] Frequency and [NUME_REDACTAT] After a [NUME_REDACTAT] Rejection, IEEE Transactions on [NUME_REDACTAT], vol.18, no.2, May 2003, pp. 730-736.

Periodice:

Budișsan, N., Sisteme de conversie a energiei, de frecvență constantă la turație variabilă reglabilă, Electrotehnică, Electronică și Automatică, nr.6, 1982.

Simoes, G., Farret, F., [NUME_REDACTAT] Systems – Design and Analysis with [NUME_REDACTAT], CRC Press, 2004.

Szeidert, I., Prostean, O., Filip, C., Vasar, D., Issues regarding de wind farm’s design and implementation, [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] on Mechanics, 2008.

Szeidert, I., Prostean, O., Windmill’s designs and implementation aspects, [NUME_REDACTAT] DAAAM Symposium, 2008, Slovakia.

Infografie:

www.awstruewind.com, accesat în 10.05.2014.

http://www.ewea.org/index.php?id=91 [NUME_REDACTAT]: The facts. An analyses of wind energy in the EU., accesat în 13.05.2014.

http://www.ewea.org, accesat în 23.05.2014.

www.vestas.com, accesat în 08.05.2014.

www.vestas.com, Vestas wind aggregates V – 5x series with opti-speed, accesat în 03.06.2014.

www.vestas.com, Vestas wind aggregates V – 37 with opti-slip, accesat în 03.06.2014.

CUPRINS

CUPRINS

INTRODUCERE

Este cunoscut faptul că omenirea consumă mai mult combustibil de cât poate produce. Având în vedere faptul că rezervele de combustibil fosil sunt limitate, un calcul aproximativ ne poate duce la constatarea că în ultimele 3 – 4 decenii consumul s-a dublat la fiecare 10 – 15 ani, iar rezervele mondiale urmează să fie epuizate în maxim 50 de ani. Această criză energetică a determinat omenirea să își îndrepte atenția spre sursele regenerabile de energie și printre acestea și spre energia vântului.

Creșterea energiei eoliene în ultimii ani este foarte impresionantă. Pe parcursul ultimilor decenii, în medie, capacitatea globală de producere a energiei eoliene s-ar putea dubla la fiecare 3 ani. În momentul de față se înregistrează o creștere anuală a energiei electrice produsă din energie eoliană de circa 32% în fiecare an. Astfel se poate spune ca vântul este resursa energetică cu cea mai mare creștere în lumea de astăzi. [NUME_REDACTAT] European pentru [NUME_REDACTAT] indică că această tendință va continua în următoarele decenii, iar energia eoliană va asigura aproximativ 8% din necesarul de energie electrică din lume în condițiile în care actualmente energia eoliană asigura doar aproximativ 1%.

Tehnologia eoliană datează de foarte multe secole. Există scrieri istorice care evidențiază folosirea acestor tehnologii de peste 3000 de ani.

În ultimele decenii a apărut un factor important care a facilitat această creștere rapidă a importanței energiei eoliene, și anume latura tehnologică care s-a dezvoltat extrem de mult în ultimul timp. Principalele influențe ale acestor noi invenții vizează tehnica de conversie a energiei eoliene. Astfel turbinele cresc în mărime, realizează performanțe mult mai eficiente și de încredere chiar și în medii de lucru nefavorabile.

Spre exemplu, instrumentele avansate folosite în dinamica fluidelor au făcut mult mai ușor de înțeles faptul că aerodinamica turbinelor de vânt îmbunătățește extrem de mult eficiența și încrederea în sistemele de conversie a energiei eoliene, faptul că având o imagine mai bună a caracteristicilor turbinelor eoliene se poate stabilii ușor locații mai bune pentru aceste instalații astfel încât ele să producă un randament mai bun, iar metodele avansate de prognoză ajută la evaluarea disponibilității vântului pentru a genera electricitate chiar și pentru o scurtă perioadă de timp. Avansarea tehnologiei în domeniul electric și electronic aduce în vizor turbinele eoliene cu sistem mai bun de generare a energiei electrice.

Sistemele de conversie a energiei eoliene implică mai multe domenii de diferite discipline cum ar fi: mecanica, cinematica, aerodinamica, meteorologie, electronică de putere, sisteme de alimentare, precum și subiecte abordate de inginerie.

Oportunitatea acestei lucrări este dată de utilizarea pe o scară din ce în ce mai largă a resurselor energetice regenerabile, în special a celor eoliene, în vederea producerii de energie electrica “ecologică".

Expansiunea energeticii eoliene a fost posibilă datorită scăderii continue a prețurilor de cost a tehnologiilor eoliene, colaborată cu politici coerente de promovare a acestor energii neconvenționale ale unor organizații internaționale de profil și state interesate. În plus rezultatele cercetărilor efectuate în acest domeniu au condus la creșterea fiabilității componentelor, la îmbunătățirea performanțelor dinamice ale acestor tehnologii.

În cadrul acestei lucrări sunt studiate problematici importante ale tehnologiilor eoliene cum ar fi:

Prezentarea anumitor aspecte generale legate de energia eoliană;

Prezentarea anumitor aspecte privind sistemele de conversie a energiei eoliene în energie electrică;

Prezentarea unei aplicații practice care pune în evidență principiul de funcționare și randamentul scăzut al acestor tehnologii; totodată este prezentat și modul în care energia eoliană este transformată în energie electrică.

CAPITOLUL 1: NOȚIUNI GENERALE DESPRE ENERGIA EOLIANĂ

1.1 Energia și activitatea umană

1.1.1.Energie pentru o lume în schimbare

De la începutul existenței sale, omul a interacționat cu natura (mediul) și a încercat, parțial, să o supună. Pe o anumită treaptă a dezvoltării sale a constatat că energia obținută direct, din propria forță musculară (la care se adaugă mai târziu și cea a animalelor de povară) este insuficientă și așa a apărut nevoia unor împrumuturi.

Astfel omul a împrumutat din energia solară, din cea a apei (hidraulică), a vântului (eoliană) etc., ajungând să dezvolte în acest scop, cele mai ingenioase și interesante dispozitive și instalații, cu care să poată capta aceste energii naturale, pe care să le poată apoi folosi în diferitele sale activități practice, vitale. Aceste energii, pentru a le diferenția de energia convențională, obținută pe baza combustibililor fosili (petrol, cărbuni, gaze naturale), au fost denumite și catalogate mult mai târziu, în epoca modernă și contemporană, drept energii neconvenționale, energii inepuizabile sau noi, deși istoria lor este la fel de veche ca cea a Pământului însuși și nu se va sfârși decât odată cu acesta.

Teama de o posibilă epuizare a resurselor convenționale a declanșat criza petrolului din anii 1970, astfel că s-a produs o schimbare a opțiunilor specialiștilor și a guvernelor din multe țări ale lumii în special privind utilizarea excesivă a hidrocarburilor și totodată se readuce în prim plan preocupările pentru promovarea folosirii în cea mai mare parte a energiilor regenerabile.

Consiliul mondial al energiei (W.E.C – [NUME_REDACTAT] Council) atrage atenția asupra consumului excesiv de resurse energetice care continuă să distrugă mediul ambiant. Conceptul de dezvoltare (energetică) durabilă a fost lansat, de altfel, tocmai ca o soluție la tendințele semnalate anterior și, esența lui este că propune focalizarea preocupărilor specialiștilor și factorilor de decizie pe asigurarea condițiilor de dezvoltare normală a societății prezente, fără însă a fi periclitate condițiile de dezvoltare firească a generațiilor viitoare .

1.1.2. Energiile regenerabile – alternativă viabilă la combustibilii fosili

În prima parte a existenței sale (timp de peste un mileniu), consumul de energie al omenirii s-a bazat, în principal, pe fluxul energetic de tip continuu (surse inepuizabile) și numai în ultimii 150-200 de ani au început să fie folosite instalații de ardere care utilizează combustibilii fosili (resurse energetice epuizabile).

Prima criză energetică mondială, a reprezentat și primul semnal serios de alarmă, care a pus în evidență că sursele de energie clasice, numite și surse convenționale, sunt epuizabile. În categoria surselor convenționale sunt incluși combustibilii fosili: cărbuni, petrolul, gazele naturale, șisturile bituminoase etc. precum și combustibilii nucleari fisionabili: uraniu, thoriu – element fertil, litiu – adjuvant, deuteriu, tritiu.

Sursele de energie regenerabile denumite și surse neconvenționale, prin comparație cu cele clasice sau convenționale, sunt considerate practic inepuizabile și mult mai curate, fiind cu mult mai puțin poluante decât cele clasice sau unele chiar nepoluante. Din categoria energiilor regenerabile fac parte: energia solară, energia hidraulică (ape curgătoare, valuri, maree, curenți marini), energia vântului (eoliană), biomasa, energia geotermică, precum și energia nucleară obținută prin fuziune.

În rândul specialiștilor se consideră că etapa actuală, care poate continua până în 2020, rămâne o perioadă de tranziție, caracterizată generic prin sintagma celor trei I: Instabilitate energetică – Inegalitate- Incertitudine.

1.1.3. Locul și rolul resurselor regenerabile în contextul epuizării resurselor clasice și al protecției mediului

Energia regenerabilă a fost folosită de om începând din cele mai vechi timpuri. Energia regenerabilă este energia derivată din surse care sunt regenerative și pentru toate aplicațiile practice nu pot fi epuizate. Actualmente, sursele regenerabile de energie contribuie cu aproximativ 18,4% la consumul uman global de energie.

Datorită potențialului energetic important pe care îl dețin, sursele de energie regenerabile oferă disponibilități nelimitate de utilizare atât pe plan local, cât și național. Se poate obține astfel creșterea semnificativă a siguranței în alimentarea cu energie a consumatorilor, în condițiile limitării importului de resurse, cu asigurarea unei dezvoltări economice durabile.

Sursele de energie regenerabile pot să ajute la îndeplinirea nevoilor curente de energie electrică și termică într-o multitudine de zone urbane sau rurale defavorizate și fructificarea lor pe piața de energie, în condiții concurențiale, devenind oportună prin adoptarea și punerea în practică a unor politici și instrumente specifice.

Sursa primară de energie regenerabilă este radiația solară, adică energia solară. Energiile solară, eoliană și hidraulică sunt utilizate tradițional pe larg în țările dezvoltate și în curs de dezvoltare. Însă, producerea în masă a electricității, folosind sursele regenerabile de energie, a început relativ recent, reflectând tratatele majore privind schimbarea climei si poluarea, epuizarea combustibililor fosili și riscurile sociale, politice și de mediu ale combustibililor fosili și ale energiei nucleare. Mai multe țări și organizații promovează energiile regenerabile prin subsidiere și reducere de taxe.

Dezvoltarea și utilizarea surselor regenerabile de energie introduce o diversitate a piețelor de consum ale energiei, contribuie la securizarea pe termen lung a satisfacerii energetice durabile și la reducerea emisiilor atmosferice locale și globale și propune opțiuni comerciale atractive pentru promovarea serviciilor specifice în satisfacerea necesităților energetice, în particular, în țările în curs de dezvoltare și în mediul rural, ajutând la crearea unor noi oportunități privind deschiderea locurilor de muncă.

În diagrama 1.1 este prezentată energia regenerabilă pe tipuri de surse regenerabile.

Diagrama 1.1. Energia regenerabilă globală în 2005

Liderii producerii energiei verzi sunt prezentați în tabelul 1.1

Tab. 1.1. Țările-lider în producerea electricității din surse regenerabile

În contrast cu combustibilii fosili și cel nuclear, epuizabili și care, în esență, sunt surse stocate de energie, formate pe parcursul multor milioane de ani, sursele regenerabile de energie sunt definite ca energii obținute din fluxuri existente în mediul ambiant și care au un caracter continuu și repetitiv.

Spre deosebire de cea regenerabilă, energia combustibililor fosili este încorporată și poate fi eliberată numai în urma unei anumite activități a omului. Prin eliberarea energiei stocate în combustibilii fosili sau cei nucleari nu doar că se poluează mediul ambiant cu deșeuri și se amplifică efectul de seră, ci se contribuie la poluarea termică a mediului. Aceste două deosebiri esențiale sunt redate în figura 1.1.

Fig. 1.1. Circulația fluxurilor de energie: a) regenerabilă; b) din surse fosile

În funcție de proveniența lor, sursele de energie regenerabile se clasifică în doua grupe: prima include energia solară și derivatele acesteia – eoliană, hidraulică, energia biomasei, valurilor maritime și termică a oceanului planetar, iar a doua include doar două tipuri de energii – geotermală și energia mareelor. În figura 1.2 sunt prezentate formele principale de energie solară: termică și fotovoltaică (PV) obținute prin conversie directă a radiației solare în căldură sau, respectiv, electricitate și celelalte forme de energie obținute indirect din cea solară.

Hidroenergetica și biomasa sunt energiile regenerabile dominante în prezent și sunt utilizate în calitate de combustibil pentru pregătirea hranei și încălzire. Sursele de energie regenerabile noi (solară, eoliană și geotermală) contribuie doar cu aproximativ 2%. Un număr important de studii și scenarii au investigat contribuția surselor regenerabile de energie la satisfacerea necesitaților globale în energie, indicând că în prima jumătate a secolului 21 contribuția ei va crește de la 20 pana la 50%.

Fig. 1.2. Formele principale ale energiei solare

1.2. Vântul ca sursă de energie

1.2.1. Energia potențială a vântului

Vântul, elementul meteorologic cel mai dinamic și mai activ al atmosferei, tinde să estompeze diferențele ce apar în repartiția neuniforma a unor parametri și este caracterizat prin viteză, durată, direcție și structură. Viteza vântului indică distanța parcursă de aer în unitatea de timp. Ea se exprimă în m/s (metri pe secundă) sau km/h (kilometri pe oră), sau pe baza efectelor pe care le produce in natură folosind scara Beaufort elaborată în anul 1806 de amiralul britanic [NUME_REDACTAT] Beaufort (anexa 1). Durata vântului reprezintă intervalul de timp scurs de la începerea și până la încetarea vântului, dar mai poate fi exprimată și durată pe diferite praguri de viteză. Durata vântului este în funcție de existența diferenței de presiune. În momentul când presiunea se egalează se stabilește un echilibru intre masele de aer. Direcția vântului se stabilește in raport cu punctul cardinal dinspre care bate. În vederea identificării direcției se folosește roza vânturilor.

După regimul vitezei și caracterul mișcării aerului, vântul poate avea structură laminară, turbulentă și în rafale. Vântul laminar este acela în care aerul se deplasează cu viteze mici și uniform, fără a-și modifica direcția și intensitatea. La vântul turbulent direcția și intensitatea variază foarte mult, formându-se un curent de aer cu un număr mare de vârtejuri. În sfârșit vântul in rafale este acela la care direcția și intensitatea au variații foarte mari in timp.

Din punct de vedere energetic interesează în mod deosebit viteza și durata; din punct de vedere al rezistenței organelor principale ale turbinelor interesează structura, vântul in rafale producând o serie de vibrații si suprasolicitări; din punct de vedere al stabilității funcționării turbinelor interesează variația direcției, la turbinele cu ax orizontal.

Vântul, fiind un element dinamic, dispune de o anumită energie. Energia vântului nu este o energie primară; aerul din atmosferă este supus deplasării ca urmare a încălzirii de către soare a anumitor regiuni și a răcirii altora, acestei acțiuni suprapunându-i-se efectul datorat rotației pământului. Energia eoliană nu este altceva decât un subprodus al energiei termice si oarecum al energiei gravitaționale. Este o energie internațională dar, nu este egal repartizată. Această energie mai este și gratuită, neregulată, disponibilă și nepoluantă. Energia eoliană este gratuită, pentru ca nu cere o extracție prima, ea este variabilă în timp și spațiu, este o energie disponibilă, sub formă de energie cinetică, care nu este supusă randamentului slab al ciclului Carnot și este o energie slabă, fluidul pus în mișcare neavând decât o masă specifică mică. În comparație cu celelalte energii, energia eoliană este una din cele mai curate și mai puțin poluante.

Vântul servește în calitate de „combustibil” pentru centralele eoliene. Având în vedere că densitatea puterii eoliene este proporțională cu cubul vitezei vântului, este foarte important să cunoaștem resursele energetice eoliene ale întregii țări, ale regiunii, ale amplasamentului în care va fi construită o eventuală centrală eoliană. De obicei, resursele energetice eoliene sunt exprimate prin doua caracteristici principale ale vântului- viteza și densitatea de putere eoliană – care determină potențialul energetic eolian al localității.

1.2.2. Relații de calcul pentru evaluarea energiei vântului

Energia ce caracterizează o masă de aer în mișcare este dată de relația energiei cinetice totale a unui corp în mișcare, de forma:

(1.1)

în care: m (kg) reprezintă masa de aer mișcare dependentă de viteza vântului V (m/s).

Dacă se consideră A()- aria sectiunii de trecere, ρ(Kg/) – densitatea aerului si t(s) – timpul, rezultă:

(1.2)

(1.3)

Puterea dezvoltată de masa de aer în mișcare va fi exprimată prin relația:

(1.4)

în care: D reprezintă diametrul rotorului turbinei eoliene.

Betz demonstrează că energia maximă ce poate fi obținută prin conversia energiei eoliene reprezintă numai 59% din energia totală ce caracterizează masa de aer în mișcare.

Formula lui Betz de evaluare a energiei eoliene, adică energia maximă disponibilă când aerul de viteză V traversează motorul de suprafață S este:

(1.5)

în care constanta 16/27 este coeficientul lui Betz.

Dacă se consideră pentru aer: ρ= 1,25 Kg/ și S= 1, relația lui Betz devine:

(1.6)

Dacă se iau în considerare pierderile prin frecare ale aerului și ale turbinei, puterea (energia) utilă obținută este mult mai mică, randamentul transformării, caracteristic fiecărui tip de turbină fiind de: η= 0,2 – 0,5.

Este important de reținut faptul că, energia unei instalații eoliene este direct proporțională cu viteza vântului la puterea a treia (cubul vitezei) deci o dublare a vitezei vântului va crește de 8 ori puterea. Energia vântului depinde și de densitatea aerului, cu cât densitatea este mai mare, cu atât forța de acțiune este mai mare. De asemenea, suprafața S de contact a elicei se mărește proporțional cu diametrul elicei la puterea a doua, astfel că la o instalație eoliană mai mare de doua ori se poate produce de patru ori mai multă energie.

1.2.3. Metodologia estimării potențialului energetic eolian

Pentru a calcula viteza medie a vântului, densitatea de putere și funcția densitate de probabilitate a vitezei vântului și, în continuare, pentru a evalua potențialul energetic eolian, în prezent, se utilizează doua modele: modelul elaborat de țările UE, cunoscut sub denumirea WAsP ( [NUME_REDACTAT] Analysis and Application program) , pe baza căruia a fost întocmit [NUME_REDACTAT] al Vântului pentru țările UE, bazat pe teoria curenților de aer, și modelul american, elaborat de NASA și [NUME_REDACTAT] ale SUA, bazat pe teoria dinamică a climei. Modelul american este elaborat recent și are mai multe posibilități, inclusiv modelarea climatologiei vântului în teren muntos. [NUME_REDACTAT] este folosit pe scara larga programul WAsP, deoarece are un raport optim calitate/preț. Acest program a determinat mai multe state din [NUME_REDACTAT] și de Est, inclusiv noii membri ai UE spre al utiliza pentru estimarea potențialului eolian, întocmirea atlaselor proprii, similare celui european. Dintre țările care nu sunt membre ale UE, dar au elaborat atlasul vântului, menționăm: Rusia, Mongolia, Armenia, Norvegia .

Dificultatea evaluării potențialului energetic eolian provine din lipsa unui criteriu de apreciere, în sensul că energia se convertește în altă formă, prin turbine care au un anume diametru și o anumită înălțime față de sol.

În aprecierea potențialului eolian se utilizează:

Densitatea de putere a vântului (p*), însemnând puterea medie, raportată la aria secțiunii transversale a curentului de aer:

p*= = ρ ( , ) (1.7)

Densitatea medie de putere a vântului (*), pe intervalul t:

*= (1.8)

Potențialul eolian al unei zone geografice (E), pe intervalul t:

E= (kWh/ an) (1.9)

1.3. Energia eoliană și tehnologiile eoliene

1.3.1. Energia eoliană și utilizarea acesteia

Încălzirea inegală atrage după sine modificarea densității maselor de aer, deci o neuniformitate a presiunii atmosferice și, ca urmare, o deplasare a aerului între zonele cu potențial baric diferit. Energia eoliană fiind o mărime cinetică exprimată sub forma mișcării materiale a unor particule, va depinde de masa și viteza acestora și poate fi captată numai sub formă mecanică. Se consideră că potențialul tehnic mondial al energiei eoliene poate să asigure de 5 ori mai multă energie decât este consumată acum de omenire. Numai că acest nivel de exploatare ar necesita ca 12.7% din suprafața Pământului (excluzând oceanele) să fie acoperite de parcuri de turbine eoliene (terenul ar fi acoperit cu 6 turbine pe ).

Avantajele utilizării energiei eoliene sunt multiple și printre ele se pot enumera:

Energia eoliană nu produce substanțe poluante și gaze cu efect de seră;

Energia eoliană nu implică producerea niciunui fel de deșeuri;

Costul energiei electrice produse în centralele eoliene moderne a scăzut substanțial în ultimii ani (în anul 2006 costul uni MWh produs în S.U.A. a fost de 55.8$ pentru energia eoliană, 53,1$ pentru cărbune, 52,5$ pentru gaze naturale);

În cazul generatoarelor eoliene sunt costuri mult mai reduse și cu scoaterea acestora din funcțiune.

Dezavantajele utilizării energiei eoliene:

Un important dezavantaj al folosirii energiei eoliene a fost, la început prețul destul de mare de producție și fiabilitatea relativ redusă a turbinelor eoliene. În ultimii ani însă, prețul de producție pe unitatea de energie electrică a scăzut datoriră îmbunătățirii parametrilor tehnici ai turbinelor, ajungând astăzi până la cifre de 3-4 eurocenți/kWh;

Poluarea vizuală, menționată uneori, considerându-se că generatoarele eoliene au o apariție neplăcută, dar și în această privință, preocupările de încadrare în peisajul ambiental au dat rezultate;

Poluarea sonoră este și ea adesea invocată de către unii, deoarece se apreciază că turbinele eoliene ar fi prea gălăgioase (în cazul turbinelor moderne, nivelul de zgomot nu depășește 40-45 dB, iar în cazul în care se instalează două agregate, sporul de zgomot este de numai 2-3 dB);

Afectează mediul și ecosistemele din împrejurimi deoarece, după unii, paletele turbinelor omoară păsările;

Grupurile eoliene necesită pentru instalarea lor terenuri virane.

La nivel global se estimează ca energia eoliană recuperabilă, se situează la aproximativ 53.000 TWh, ceea ce reprezintă de 4-5 ori mai mult decât consumul mondial de electricitate. [NUME_REDACTAT], potențialul este suficient pentru a asigura cel puțin 20% din necesarul de energie electrică până în 2020, mai ales dacă se ia în considerare și noul potențial offshare.

1.3.2. Evoluția dezvoltării tehnologiilor eoliene

În perioada anterioară anului 1970 cea mai mare turbină eoliană pentru producerea electricității a fost construită în localitatea [NUME_REDACTAT], Vermont, SUA. Turbina avea o putere de 1250 kW și diametrul rotorului de 53m. Această turbină a fost prima cu putere mai mare de un megawatt și a servit ca platformă pentru studii experimentale ale efectelor de oboseală a materialelor pentru pale și turn.

Totuși anul reprezentativ de demarare a tehnologiilor moderne eoliene este considerat 1957, când inginerul danez [NUME_REDACTAT] realizează prima turbină eoliană cu puterea de 200 kW, construită în nordul Danemarcei. În prezent peste 75% din turbinele eoliene de putere medie și mare au la bază conceptul danez, caracterizat prin rotor cu trei pale subțiri cu profil aerodinamic direcționat spre vânt și care se rotește cu o viteză relativ mare – zeci sau sute de rotații per minut în funcție de diametrul elicei.

În perioada anilor 1970-1990 rezultatele experimentelor cu diferite materiale pentru pale a condus la abandonarea oțelului, considerat un material prea greu, cât și a aluminiului care nu făcea față solicitărilor. [NUME_REDACTAT] din SUA propun un material pe bază de lemn și rășină de epoxid care a fost folosită în construcția turbinelor de putere mică și medie.

În perioada 1990 – prezent sau dezvoltat noi concepții tehnologice: remarcabila schemă inovațională a generatorului eolian cu cuplare directă (direct drive generator), turbina cu viteză variabilă de rotație, sisteme de comandă cu fluxul de putere furnizat în rețea, materiale compozite pentru pale etc.

1.4. Principalele părți componente și principiile de funcționare ale turbinelor eoliene

1.4.1 Clasificarea turbinelor eoliene

Turbinele eoliene pot fi clasificate după mai multe criterii, în continuare fiind prezentate doar câteva dintre acestea:

După puterea electrică:

Turbine de putere redusă (sub 100kW) utilizate in principal pentru uz casnic, agricol, etc.;

Turbine de putere mare (peste 100kW) utilizate pentru furnizarea energiei electrice in sistemele energetice naționale.

După direcția de orientare a axei:

Turbine cu axă orizontală (cele mai răspândite) având axa paralelă cu direcția vântului la care viteza palelor este mai mică decât viteza vântului;

Turbine cu axă verticală (aflate in stadiu de cercetare), având axa perpendiculară pe direcția vântului la care viteza palelor poate fi mai mare decat viteza vântului.

În funcție de direcția de deplasare a palelor față de direcția vântului:

Turbine la care palele se deplasează după direcția vântului;

Turbine la care palele se deplasează perpendicular pe direcția vântului.

După modul de amplasare al paletelor:

În contra vântului (vântul întâlnește întâi paletele și apoi nacela) –”upwind”;

În direcția vântului (vântul întâlnește întâi nacela și apoi paletele) –”downwind”.

După numărul de palete:

Cu două pale;

Cu trei pale (cele mai răspândite);

Cu mai mult de trei pale.

După locul de amplasare:

Amplasare terestră;

Amplasare marină.

1.4.2. Principiul de funcționare al turbinelor eoliene

Turbina eoliană este un motor capabil să transforme energia cinetică a vântului în energie mecanică. Elementul activ al turbinei îl reprezintă rotorul, constituit din pale ce se deplasează într-o anumită direcție.

Conversia energiei eoliene în energie mecanică și apoi în energie electrică, poate fi realizată cu ajutorul turbinelor eoliene. Într-o manieră simplificată, se poate spune că principiul de funcționare al turbinelor eoliene este cel al unui ventilator inversat. În loc să producă vânt cu ajutorul energiei electrice, așa cum se întâmplă în ventilator, turbina eoliană utilizează vântul pentru a produce energie electrică. Astfel, vântul antrenează în rotație palele, care sunt fixate pe arborele turbinei. Energia mecanică obținută prin rotația arborelui, este convertită in energie electrică de către un generator de curent electric.

Etapele conversiei energiei eoliene în alte forme de energie sunt următoarele: captarea, conversia, stocarea și consumul.

Captarea energiei eoliene se poate realiza in mai multe feluri. Modul principal și cel mai vechi constă în captarea prin suprafețe expuse direct și care se deplasează. Sub această formă sunt posibile diferite și numeroase realizări. Dar, în afară de această captare directă, există și alte mijloace, indirecte, care folosesc un element intermediar. Captarea directă folosește mașina motoare, turbina, care transformă energia cinetică a unui fluid, aerul (agentul motor) în energie mecanică. De la axul turbinei energia mecanică este transformată in alte forme de energie. Captarea indirectă se referă la utilizarea dispozitivelor auxiliare. O turbină eoliană plasată într-un curent de aer poate transforma în energie mecanică numai o parte din energia vântului.

În timpul funcționării turbinei de vânt se produc următoarele fenomene:

În fața turbinei are loc o oarecare frânare a curentului de aer, viteza acestuia scade, având loc o creștere corespunzătoare a presiunii aerului;

Turbina preia o parte din energia curentului de aer, iar ca rezultat presiunea aerului după turbină scade brusc și curentul de aer părăsește turbina la o presiune mai mică decât aceea cu care a pătruns în ea;

După turbină, viteza curentului de aer continuă să scadă până ce presiunea devine din nou egală cu presiunea mediului ambiant.

Viteza medie a vântului în timpul trecerii sale prin suprafața măturată de palele turbinei este media aritmetică a vitezelor de dinainte și de după turbină. Acceptând inexistența pierderilor, diferența dintre energia de di„nainte de turbină și de după ea este egală cu energia convertită. Valoarea maximă a energiei convertite a fost determinată de Betz și are valoare de 0,593. Altfel spus, din energia vântului conținută într-o anumită secțiune se poate convertii maximum 59,3%. În funcționarea turbinelor de vânt se disting o serie de particularități în funcție de poziția axului față de direcția vântului.

1.4.3. Părțile mari componente ale turbinelor eoliene

Cele mai importante părți componente ale turbinelor eoliene sunt: butucul rotorului, paletele, nacela, pilonul, arborele principal (de turație redusă), multiplicatorul de turație cu roți dințate, dispozitivul de frânare, arborele de turație ridicată, generatorul electric, sistemul de răcire al sistemului electric, sistemul de pivotare, girueta, anemometrul, sistemul de control.

Butucul rotorului (figura 1.3) are rolul de a permite montarea paletelor turbinei și este montat pe arborele principal al turbinei eoliene.

`

Fig. 1.3. Butucul rotorului

Paletele reprezintă (figura 1.4) unele din cele mai importante componente ale turbinelor eoliene și împreună cu butucul alcătuiesc rotorul turbinei. Cel mai adesea, paletele sunt realizate cu aceleași tehnologii utilizate și în industria aeronautică, din materiale compozite, care să asigure simultan rezistența mecanică, flexibilitatea, elasticitatea și greutatea redusă. Uneori se utilizează la construcția paletelor și materiale metalice sau chiar lemnul.

Fig. 1.4. Paletele turbinei

Nacela (figura 1.5) are rolul de a proteja componentele turbinei eoliene, care se montează în interiorul acesteia si anume: arborele principal, multiplicatorul de turație, dispozitivul de frânare, arborele de turație ridicată, generatorul electric, sistemul de răcire al generatorului electric și sistemul de pivotare.

Fig.1.5. Nacela turbinei

Pilonul (figura 1.6) are rolul de a susține turbina eoliană și de a permite accesul in vederea exploatării și executării operațiilor de întreținere, respectiv reparații. În interiorul pilonilor sunt montate atât rețeaua de distribuție a energiei electrice produse de turbina eoliană, cât și scările de acces spre nacelă.

Fig. 1.6. Pilonul turbinei

Arborele principal al turbinelor eoliene (figura 1.7) are turație redusă și transmite mișcarea de rotație, de la butucul turbinei la multiplicatorul de turație cu roși dințate. În funcție de tipul turbinei eoliene, turația arborelui principal poate să varieze între 20-400 rot/min.

Fig. 1.7. Arborele principal al turbinelor

Multiplicatorul de turație cu roți dințate (figura 1.8) are rolul de a mări turația de la valoarea redusă a arborelui principal, la valoarea ridicată de care are nevoie generatorul de curent electric.

Fig. 1.8. Multiplicatorul de turație cu roți dințate al turbinei

Dispozitivul de frânare (figura 1.9) este un dispozitiv de siguranță și se montează pe arborele de turație ridicată, între multiplicatorul de turație și generatorul electric. Viteza de rotație a turbinei este menținută constantă prin reglarea unghiului de înclinare a paletelor în funcție de viteza vântului și nu prin frânarea arborelui secundar al turbinei. Dispozitivul de frânare (cel mai adesea hidraulic, iar uneori mecanic) este utilizat numai în cazul în care mecanismul de reglare a unghiului de înclinare a paletelor nu funcționează corect, sau frânarea completă a turbinei în cazul in care se efectuează operații de întreținere sau reparații.

Fig. 1.9. Dispozitivul de frânare al turbinei

Arborele de turație ridicată denumit și arborele secundar sau cuplaj (figura 1.10), are rolul de a transmite mișcarea de la multiplicatorul de turație la generatorul electric. Turația acestui arbore, ca și cea a generatorului electric, are valori intre 1200-1800 rot/min.

Fig. 1.10. Arborele secundar al turbinei

Generatorul electric (figura 1.11) are rolul de a converti energia mecanică a arborelui de turație ridicată al turbinei eoliene, in energie electrică. Spirele rotorului se rotesc în câmpul magnetic generat de stator și astfel, în spire se induce curentul electric. Există atât generatoare electrice care furnizează curent continuu (de regula pentru aplicații casnice și turbine de dimensiuni reduse), cât și generatoare electrice de curent alternativ într-o gamă extrem de variată de puteri. Sistemul de răcire al generatorului electric preia excesul de căldură produs în timpul funcționării acestuia.

Răcirea este asigurată de un ventilator centrifugal, iar generatoarele de putere mai redusă au răcirea asigurată de ventilatoare axiale. Uneori sistemul de răcire al generatoarelor electrice este proiectat să funcționeze cu apă de răcire, caz in care există un circuit suplimentar pentru răcirea apei.

Fig. 1.11. Generatorul electric al turbinei

Sistemul de pivotare (figura 1.12) al turbinei eoliene, are rolul de a permite orientarea turbinei după direcția vântului. Componentele principale ale acestui sistem sunt motorul de pivotare și elementul de transmitere a mișcării. Ambele componente au prevăzute elemente de angrenare cu roți dințate. Acest mecanism este antrenat în mișcare cu ajutorul unui sistem automatizat, la orice schimbare a direcției vântului, sesizată de giruetă.

Fig. 1.12. Sistemul de pivotare al turbinei

Girueta (figura 1.13) este montată pe nacelă și are rolul de a se orienta în permanență după direcția vântului. La schimbarea direcției vântului, girueta comandă automat intrarea în funcțiune a sistemului de pivotare al turbinei. În cazul turbinelor de dimensiuni reduse, nacela este rotită automat după direcția vântului cu ajutorul giruetei, fără a fi necesară prezența unui sistem suplimentar de pivotare.

Fig. 1.13. Girueta turbinei

Anemometrul (figura 1.14) este un dispozitiv pentru măsurarea vitezei vântului. Acest aparat este montat pe nacelă și comandă pornirea turbinei eoliene când viteza vântului depășește 3-4 m/s, respectiv oprirea turbinei eoliene când viteza vântului depășește 25 m/s.

Fig. 1.14. Anemometrul turbinei

Controler-ul (figura 1.15) este calculatorul principal al unei turbine eoliene, care cel puțin în cazul turbinelor de puteri mari, este integrat într-o rețea de calculatoare, care controlează buna funcționare a tuturor componentelor. De regulă controler-ul este amplasat în nacelă, iar alte calculatoare pot fi amplasate inclusiv la baza pilonilor.

Fig. 1.15. Controler-ul turbinei

1.4.4. Principalele caracteristici și calități ale turbinelor eoliene

Principalele caracteristici ale turbinelor eoliene sunt: puterea dezvoltată la diferite viteze ale vântului, turația corespunzătoare diferitelor puteri dezvoltată la diferite viteze ale vântului, randamentul de utilizare al energiei vântului sau coeficientul de putere, respectiv raportul dintre viteza periferică a palei și viteza vântului.

În utilizarea practică a turbinelor eoliene este foarte important a se cunoaște caracteristicile turbinelor eoliene arătate mai înainte precum și caracteristicile consumatorului (generator electric, pompă de apă, compresor) în vederea realizării condițiilor optime de agregare, prin intermediul transmisiei.

În prezent se produc în lume doua categorii de mașini eoliene, clasificate în funcție de puterea instalată: mici cu o putere instalată cuprinsă între 2kW și 20kW, și mari, cu o putere instalată mai mare de 20 kW. Din categoria mașinilor mici, cele mai multe dintre acestea funcționează astăzi în S.U.A, aproape o jumătate de milion. Tot din această categorie se mai află în funcțiune mașini eoliene în Rusia (circa o sută de mii), în Australia, [NUME_REDACTAT], Africa de Sud, Danemarca, Franța, Olanda, [NUME_REDACTAT], Austria și altele. Din categoria mașinilor mari, realizări remarcabile întâlnim în Algeria, Germania, Franța, Suedia, Danemarca, Rusia etc. O mașină eoliană modernă este pusă în mișcare de un vânt care bate cu viteza de 4,5 m/s. La o viteză a vântului de 5,8 m/s energia debitată se dublează, pentru ca la o viteză de 7,2 m/s energia să devină de patru ori mai mare.

1.5. Turbine eoliene

1.5.1. Descrierea generală a anumitor tipuri de turbine eoliene

In clasa turbinelor cu ax vertical regăsim: turbinele diferențiale; turbinele cu ecran; turbinele cu pale batante; turbinele cu pale răsturnate; turbinele cu variația ciclică a incidenței, având pală fixă sau mobilă; alte tipuri.

Turbinele diferențiale nu au dispozitive de orientare și sunt in general simple. Din această grupă distingem următoarele tipuri: panemone- au fost folosite in pomparea apei și măcinatul cerealelor din cele mai vechi timpuri; turbine Lafond- la aceste turbine o parte din pale funcționează datorită diferenței de tracțiune, iar pe de altă parte un flux traversează mașina și lucrează de doua ori în ansamblul de pale după o schemă analogă cu unele turbine hidraulice; turbina Savonius- acest tip de turbină dezvoltă un moment mare la pornire, dar pe măsură ce creste viteza modul, acest moment scade.

Turbinele cu ecran sunt orientate după poziția vântului în scopul evitării consumului de putere în decursul rotirii palelor în contracurent. Aceste turbine au un randament de utilizare al energiei vântului maximum la viteza modul de cel mult 0,2.

Turbinele cu pale batante au posibilitatea de rotire în jurul unei axe proprii, în limite bine stabilite. Randamentul maxim de utilizare al energiei vântului este de 0,15 la viteza modul între 0,25 și 0,6.

Turbinele cu pale turnate sunt prevăzute cu un sistem de derivă. Viteza de rotație este mai mică decât la cele cu pale batante. Mișcarea palelor este asigurată de un mecanism epicicloidal. Randamentul maxim de utilizare al energiei vântului se obține la viteza modul cuprins între 0,2 și 0,6. Aceste tipuri de turbine nu sunt răspândite și datorită faptului că reclamă mecanisme suplimentare.

Turbinele cu variația unghiului de incidență indiferent de forma palelor, funcționează cu variație la fiecare rotație a unghiului de incidență.

Turbinele cu pale orientabile, din care fac parte turbina cu unghi de incidență constant și turbina cu geometrie variabilă.

În clasa turbinelor cu ax orizontal regăsim: morile de vânt clasice; turbine lente; turbine rapide; alte tipuri.

Morile de vânt clasice erau prevăzute cu un sistem de derivă având partea superioară rotitoare, fie având o coadă care permite rotirea întregii mori pe direcția vântului.

Turbinele lente au multe pale și sunt montate pe un cadru, având posibilitatea de rotire în jurul unui pivot central. Aducerea turbinei în planul perpendicular pe direcția vântului se face cu ajutorul unei derive.

Turbinele rapide sunt construite în două mari grupe: cu derivă; autoorientabile. În general aceste turbine au între 2 și 4 pale și demarează la viteze de vânt în jur de 5 m/s. Viteza modul optima este în jur de 6, iar coeficientul maxim de utilizare al energiei vântului este de 0,4.

În afara modelelor prezentate se mai pot reține și următoarele tipuri: turbină cu o singură pală; turbina amplasată într-un câmp divergent; turbina echipată cu aripioare suplimentare; turbina cu mai multe rotoare.

1.5.2. Precizări cu privire la utilizarea turbinelor eoliene și perspectivele utilizării energiei eoliene

Cercetările prealabile au arătat că impactul asupra mediului este relativ mic, în comparație cu sistemele convenționale de producere a energiei electrice. Generatoarele eoliene nu necesită inundarea unor zone întinse de pământ sau schimbări în sistemul ecologic natural, așa cum o fac amenajările hidroelectrice. Mai mult, ele nu produc deșeuri sau afluenți chimici sau termici, așa cum o fac centralele termoelectrice sau atomoelectrice. Generatoarele eoliene de mare putere, 5-20 MW, necesită rotoare de până la 200 m diametru. Aceste rotoare, de regulă produc zgomote de mică intensitate. Totuși, vor fi necesare precauții și măsuri speciale menite să împiedice interferența lor cu receptoarele radio si TV din apropriere. De asemenea se vor impune măsuri de siguranță pentru preîntâmpinarea avariilor sau producerea unor accidente la ruperea unor piese (pale) sau la azvârlirea gheții depuse pe acestea.

Un inconvenient ce se ivește la implementarea generatoarelor eoliene este acela a esteticii lor. Numărul acestor instalații va fi relativ ridicat, pentru a avea o pondere corespunzătoare. De aceea se are în vedere realizarea unor proiecte atrăgătoare din punct de vedere al esteticii industriale, care să nu polueze vizual mediul ambiant. Dificultăți mari ce trebuie depășite în aplicarea pe scară largă a generatoarelor eoliene constau în demonstrarea unor unități fiabile de mare capacitate cu randamente ridicate și cu o durabilitate de 20-25 de ani, cu reducerea corespunzătoare a cheltuielilor de investiții. Prin proiecte mai bune și mai ales prin producția de serie.

Alte probleme importante care se întrevăd, implică transferul tehnologiei de conversie a energiei vântului în deservirea populației, în unități agricole, turism, radiocomunicații, prin generatoare de mică putere, în condiții accesibile. Din cauza competivități potențiale a generatoarelor eoliene, acestea vor fi destul de mari, respectiv la început de 1-3 MW și apoi la o capacitate de 20-25 MW. O limitare posibilă a rotorului va fi impusă de rezistența necesară la pale, rulmenți, alte organe principale. De aceea rotoarele vor trebui să aibă greutăți mici și să fie suple.

Sistemele de conversie a energiei vântului sunt caracterizate în primul rând de natura intermitentă a vântului și prin faptul că energia obținută variază în funcție de suprafața spălată cât mai ales de cubul vitezei vântului. Din cauza acestei relații de obținere a energiei în funcție de cubul vitezei și din cauza faptului că vântul nu este constant, energia efectiv obținută pe o perioadă lungă de timp, poate fi considerabil mai mare decât cea evaluată pe baza vitezei medii.

Amplasarea exactă este problematică și presupune măsurători minuțioase pentru determinarea unor amplasamente optime. Aceasta se impune mai ales în cazul generatoarelor eoliene de mare putere. În același timp trebuie avute în vedere și aspectele de interferență dintre doua sau mai multe generatoare eoliene. [NUME_REDACTAT] s-au efectuat cercetări în tunelul aerodinamic pentru a determina distanța minim admisibilă a amplasării generatoarelor eoliene. Din aceste cercetări rezultă ca distanța trebuie să fie de cel puțin 6 diametre. În același timp sunt unele rezultate care indică posibilitatea obținerii unor sporuri de putere la amplasarea sub aceste limite. Alte aprecieri susțin ca distanța minimă între două turbine să fie de cel puțin 8-12 diametre.

Un efect important se poate obține ținând seama de faptul că liniile de curgere ale unui curent de vânt sunt comprimate și curgerea se accelerează atunci când trec peste un deal sau o vale îngustă. Este adesea posibil să se mărească energia convertită prin amplasarea în așa fel încât să folosim această viteză mărită.

Oricum amplasamentul optim este în general caracterizat prin: viteză medie anuală ridicată a vântului; lipsa obstacolelor în direcțiile principale ale vântului; instalarea pe vârful unor coline, dealuri, bine rotunjite și netede cu povârnișuri line, într-o câmpie întinsă sau pe insule, pe lacuri, pe mare; instalarea pe teren sau țărm deschis; instalarea în văi, în munți, ce pot produce un efect de mărire a vitezei.

CAPITOLUL 2: SISTEME DE CONVERSIE A ENERGIEI EOLIENE ÎN ENERGIE ELECTRICĂ

2.1. Conversia energiei eoliene

2.1.1. Conversia energiei vântului în energie electrică

În scopul intereselor sale omul din cele mai vechi timpuri s-a preocupat de utilizarea energiei primare într-o formă potrivită. Astfel energia eoliană a fost transformată în energie mecanică pentru propulsarea navelor sau acționarea unor mecanisme puse în slujba omului.

Prin conversie vom definii transformarea energiei chimice a combustibililor, energiei solare, hidraulice, eoliene în căldură, energie electrică sau alte forme. Conversia energiei are la bază relația lui Einstein, E=m, care exprimă faptul că energia și masa nu se conservă independent, ci împreună, în raport egal cu .

Cantități inepuizabile de energie se află în aer, dar caracterul capricios al variației vitezelor vântului a limitat folosirea acestuia. Pentru conversia energiei sunt folosite doua categorii mari de tehnologii: directe și indirecte. La tehnologiile directe, energia electrică obținându-se direct, de exemplu din energia chimică a combustibilului. La tehnologiile indirecte, in general, drumul urmat este următorul: sursa primară de energie (arderea), căldura (evaporarea), fluid motor (turbină), energie mecanică (generator).

Tehnologiile indirecte sunt limitate de principiul al doilea al termodinamicii la randamente mai mici; îmbunătățirile de randament care s-au înregistrat de-a lungul timpului se explică în primul rând prin ridicarea temperaturii fluidului motor, pe măsură ce proprietățile termorezistente ale diverselor materiale s-au ameliorat. Există părerea că îmbunătățiri viitoare ale randamentelor de conversie se vor obține, în primul rând prin introducerea în circuit a unor fluide motoare, care necesită materiale cu anumite caracteristici și nivel tehnic diferite decât cele existente în instalațiile de conversie actuale. O altă cale de îmbunătățire ale acestor randamente se întrevede în scăderea numărului de etape intermediare în tehnologia de conversie a energiei.

Etapele utilizării energiei vântului sunt: extragerea energiei, conversia energiei, stocarea energiei și utilizarea energiei. Acestea sunt prezentate în figura 2.1.

Fig. 2.1. Etapele conversiei și utilizării energiei vântului

În prima etapă se extrage energia vântului, obținându-se energie mecanică la axul turbinei.

Etapa a doua marchează conversia propriu zisă a energiei mecanice în alte forme de energie ca: energie electrică, energie hidraulică, energie calorică, energie pneumatică.

Cea de a treia etapă, marchează stocarea energiei convertite în etapa anterioară în: pompe de căldură, recipienți de aer comprimat, baterii de acumulatori, stocarea hidrogenului, stocarea energiei mecanice în volanți, apă caldă. Această etapă poate lipsi atunci când consumatorul este direct conectat la mijlocul de conversie, dar este important de arătat, că, dată fiind natura agentului motor, pentru asigurarea unei autonomii, atunci când consumatorul este asigurat exclusiv din această sursă, etapa de stocare nu poate lipsi.

Ultima etapă este cea de utilizare a energiei obținute care poate fi: curent electric alternativ sau continuu, apă pentru irigații, alimentare cu apă sau desecări, apă caldă, aburi etc.

Din această schemă se poate desprinde varietatea mare de posibilități de conversie a energiei vântului în alte forme de energie. Etapa de început a utilizării energiei vântului a fost marcată de utilizarea celor mai simple trasee și mai la îndemâna cercetătorilor, respectiv obținerea curentului electric, pomparea apei, obținerea aerului comprimat.

Pentru producerea curentului electric trebuie să se urmărească următoarele aspecte: mărimea și caracteristicile turbinei (cuplu, turație) în funcție de viteza vântului, natura curentului dorit (alternativ sau continuu), natura rețelei și autonomia cerută sistemului.

În comparație cu randamentul mecanic (90%), cel electric (85%), și al liniilor electrice de transport (98%), randamentul conversiei energiei eoliene în energie electrică necesară consumatorului este de aproximativ 30%, iar dacă se ia în considerare și randamentul cuplajului generator la aeroturbină atunci randamentul general este de circa 24%. Totodată puterea care poate fi captată de un aerogenerator este proporțională cu suprafața palelor lovite de vânt.

Pentru alimentarea cu energie electrică a unor consumatori izolați de mică putere, 1-6 kW, se folosesc turbine cu turație variabilă care antrenează un generator sincron cu redresor in tampon cu o baterie de acumulatori și reglare automată a tensiunii prin reglarea excitației. Mărimea bateriilor se adoptă în funcție de mărimea turbinei, a consumatorilor și de autonomia reclamată sistemului în perioadele fără vânt. În cazul alimentării unor comutatori de curent alternativ se mai folosește și un invertor.

Producerea de energie electrică pentru consumatorii de mai mare putere pe o rețea independentă reclamă eliminarea stocării în baterii, care este costisitoare. Pentru rezolvarea problemei se utilizează un generator trifazic de tip sincron cu reglaj automat al tensiunii, cuplat cu o turbină cu reglaj automat al turației turbinei. În acest fel, puterea cerută de consumatori în orice moment este corelată direct în mod controlat în anumite limite, cu puterea disponibilă a turbinei. Pentru asigurarea energiei pe perioada fără vânt se recurge de regulă la surse tradiționale de producere a curentului electric.

Producerea de energie electrică, curent alternativ sincronizat cu sistemul energetic, poate prezenta o diversitate mare de scheme. Printre acestea enumeram următoarele scheme: cu generator sincron; cu generator sincron-redresor-invertor; cu generator asincron cu rotorul bobinat; cu generator cu modularea câmpului de excitație.

Pentru producerea curentului alternativ de frecvență constantă, utilizând un generator sincron care debitează pe o rețea de mare putere, se utilează turbine cu turație constantă. În acest caz rețeaua joacă rolul sistemului de stocare. Una din schemele care merită a fi luată în considerare este aceea care utilizează generatoare sincrone folosind în același timp avantajele turbinelor cu turație variabilă, care are următoarele trepte: curent alternativ- curent continuu- curent alternativ prin generatorul sincron- redresor- invertor. Dezavantajul acestei scheme constă în faptul că necesită utilizarea unui invertor de mare putere și echipamente de comandă și reglare complex.

Generatoarele asincrone cu rotorul bobinat sunt utilizate pentru turbinele de mare putere și funcționează în paralel cu rețeaua, necesitând un echipament de reglare mai puțin complex, plaja de funcționare putând fi în limitele 1-1,5 din turația nominală, având inserat în circuitul rotoric o rezistență adecvată. Dezavantajul sistemului constă în faptul că o parte din energia produsă este disipată pe rezistența rotorică, dar aceasta poate primii diferite utilizări.

Una dintre cele mai tentante scheme este aceea legată de caracteristica turbinelor de vânt, aceea că au turație variabilă funcționarea putându-se face pe o plaja largă de turații. Acest lucru se poate realiza prin utilizarea unor generatoare cu modularea câmpului de excitație.

Sistemul utilizează un alternator trifazat de înaltă frecvență pentru a genera putere la frecvența joasă cerută. Înfășurarea de excitație, aflată în rotație, este alimentată în curent alternativ la frecventa joasă dorită a se obține. Funcționarea sistemului se bazează pe faptul că frecvența și faza tensiunii de ieșire sunt determinate de către frecvența și faza curentului de excitație. În acest fel, comandând excitația de la o rețea existentă, de frecvență constantă, indiferent de valoarea turației la generator, la ieșire se va obține o tensiune de frecvență constantă.

2.1.2. Structura generală a sistemelor de conversie a energiei eoliene

Tehnologia conversiei energiei eoliene în energie electrică este realizată cu mașini electrice de curent alternativ, sincrone și asincrone (de inducție), utilizate în regim de generator. Cele mai eficiente procedee de a obține energie electrică din vânt, au fost posibile ca urmare a dezvoltării cunoștințelor din domeniul sistemelor automate, respectiv cel al electronicii de putere. Energia electrică care poate fi obținută prin intermediul agregatelor aeroelectrice, depind în principiu de energia cinetică a vântului, iar pe de altă parte de structura sistemelor de conversie utilizate.

Elementele principale ale unui ale unui agregat aeroelectric sunt: turbina de vânt, cutia de viteze, generatorul electric, frâna mecanică, sistemul de orientare față de vânt, traductoarele, sistemul de conducere și turnul de susținere.

Fig. 2.2 Principalele elemente ale unui agregat aeroelectric

Agregatele aeroelectrice pot fi echipate în principal cu următoarele tipuri de mașini electrice: sincrone (GS) – cu excitație în curent continuu/magneți permanenți; generatoare asincrone (de inducție) (GA/ GI) – cu rotorul în colivie/ cu rotor bobinat/construcție specială (două înfășurări statorice), conectate direct sau indirect la rețea.

Conectarea directă presupune conectarea rigidă la rețeaua electrică. Conectarea indirectă la rețea, presupune utilizarea unei serii de dispozitive electronice, de interfațare între generator și rețeaua electrică având drept scop adaptarea parametrilor electrici. În cazul generatoarelor conectate direct la rețea acest lucru se realizează automat. În cazul conectării indirecte, reglajul tensiunii și frecvenței, conectarea și deconectarea la/de la rețea, atenuarea vibrațiilor face importantă și necesară utilizarea convectoarelor electronice de putere.

Cel mai adesea utilizate în domeniul conversiei energiei eoliene datorită construcției robuste sunt mașinile de inducție antrenate de turbine eoliene. Acestea prezintă avantajul de a fi mult mai ușor de întreținut.

Generatoarele pot fi cuplate direct cu rotorul turbinei eoliene, în acest caz fiind eliminată cutia de viteze și inconvenientele care derivă din utilizarea acesteia.

În figura 2.3 este considerată o structura generală de conversie a energiei eoliene. Se prezintă legăturile dintre cele mai importante elemente ale agregatelor aeroelectrice, precum și asocierea cu strategia de conducere și supervizare.

Fig. 2.3 Structura generală de conversie a energiei eoliene

2.2. Echipamente moderne și diferite funcții utilizate în cadrul agregatelor aeroelectrice

2.2.1. Reabilitarea generatorului de inducție

Condițiile favorizante pentru utilizarea generatorului asincron sunt:

Sisteme energetice mari ce pot asigura puterea reactivă a generatoarelor asincrone de puteri relativ mici din hidrocentrale (și altele), generatoarele asincrone oferind în schimb posibilitatea automatizării totale mai simple a microhidrocentralelor, odată cu o fiabilitate crescută.

Orientarea energeticii spre utilizarea unor noi surse de energie, ce reclamă abordări neconvenționale, atât în privința echipamentelor neconvenționale cât și a modului de funcționare (de exemplu funcționarea la turație variabilă, mod de funcționare reclamat de utilizarea energiei vântului).

Dezvoltarea tehnicii și tehnologiei dispozitivelor și circuitelor cu semiconductoare de putere și de reglare, ce permit implementarea mai simplă a unor principii care înainte nu s-au putut afirma.

Dezvoltarea automaticii și a tehnicii de calcul, fac posibile implementarea de soluții care altfel nici nu ar putea fi realizate.

2.2.2. Agregate aeroelectrice cu viteză constantă

Cele mai mute agregate aeroelectrice cu viteză constantă construite în prezent utilizează “[NUME_REDACTAT]”, în care energia captată de la vânt este transformată în energie electrică utilizând generatoare de inducție cu rotorul în colivie conectate direct la rețeaua trifazată, după cum se prezintă schematic în fig. 2.4.

Fig. 2.4. Agregat aeroelectric cu viteză constantă și generatorul de inducție cu rotorul în colivie

După cum se poate remarca, rotorul turbine e cuplat la arborele generatorului printr-un amplificator de turație (gear-box). Pentru compensarea puterii reactive se utilizează o baterie de condensatoare, iar pentru conectarea la rețea, fără șocuri, se utilizează atenuator (soft-starter). Unele generatoare de inducție sunt construite cu mai multe înfășurări în stator, pentru modificarea vitezei de funcționare, prin modificarea numărului de perechi de poli. Deoarece alunecarea generatorului se modifică la modificarea puterii, viteza de fapt este aproape constantă. Construcția și performanțele acestei configurații depind mult de caracteristicile mecanice ale sistemului. De aceea, aceste topologii urmează o construcție mecanică mai pretențioasă și implicit mai scumpă pentru a fi capabilă să preia/atenueze solicitările mecanice provocate de rafalele puternice de vânt.

2.2.3 Agregate aeroelectrice cu viteză variabilă

Agregatele eoliene cu viteză variabilă au progresat mult în ultimii ani. Acest concept este cel mai răspândit la ora actuală în întreaga lume; 75% din turbinele eoliene instalate in 2001 și 80% din cele instalate în anul 2002 utilizează acest concept. Funcționarea la viteză variabilă se poate realiza prin decuplarea frecvenței rețelei și a frecvenței generatorului. Aceasta se poate realiza prin utilizarea convertoarelor statice de putere, de tensiune sau de curent, în combinație cu tehnicile avansate de comandă și control.

Prin funcționarea turbinei la viteză variabilă se poate crește semnificativ gradul de captare a energiei eoliene și implicit creșterea semnificativă a puterii generate, micșorând totodată solicitările mecanice și zgomotul aerodinamic. Totodată prin utilizarea vitezei variabile, energia captată de vânt creste cu circa 10%, comparativ cu turbinele eoliene cu viteză constantă.

Mașinile de inducție cu rotorul în colivie, cât și cele cu dublă alimentare, în combinație cu diferite tipuri de convertoare statice formează diferite tipologii de agregate aeroelectrice cu viteză variabilă.

2.2.4. Modificarea vitezei prin comutația polilor la mașinile de inducție utilizate în conversia energiei eoliene

Modificarea vitezei agregatului poate fi realizată și prin modificarea numărului de poli, domeniul viteză fiind astfel extins. Această metodă se poate aplica numai la mașinile de inducție cu motorul în colivie, deoarece acestea pot fi construite cu orice număr de perechi de poli ai înfășurărilor statorice.

Prin schimbarea numărului de poli se poate modifica viteza. Modificarea vitezei se poate realiza prin modificarea conexiunii înfășurării statorice, care trebuie să fie de execuție specială astfel statorul este prevăzut cu două înfășurări diferite, construite fiecare pentru un alt număr de poli fie printr-o singură înfășurare statorică ale cărei bobine se trec de la conexiunea serie cu p=, la conexiunea paralel cu p=/2, sau se conectează în serie.

2.2.5. Agregate aeroelectrice cu turație variabilă cu mașini de inducție cu rotorul în colivie

Una dintre cele mai actuale tipologii conține un convertor de 4 cadrane (2 invertoare de tensiune cu circuit intermediar de curent continuu) și un filtru de rețea, structură prezentată în figura 2.5.

Fig. 2.5. Schema bloc a unei turbine eoliene cu viteză variabilă și convertor de 4 cadrane

Printre avantajele semnificative prezentate de această schema se numără următoarele: capabilitatea inerentă a circulației bidirecționale de putere (necesară pentru pornirea agregatului în regim de motor, în cazul turbinelor eoliene cu control pasiv al paletelor rotorului turbine), creșterea puterii generate, controlul puterii reactive, în număr redus de armonici injectate în rețea. Totodată această schema prezintă și unele dezavantaje precum convertorul, care are aceeași putere cu a generatorului și implicit prețul ridicat și gabaritul mare al condensatorului din circuitul intermediar.

Alte tipuri de convertoare utilizate în conjuncție cu mașinile de inducție cu rotorul în colivie pot fi: invertoare sursă de curent cu tiristoare sau IGBT-uri, pentru invertorul pe partea generatorului, și un invertor convențional complet controlat cu 6 pulsuri pe partea de rețea.

2.2.6. Agregate aeroelectrice cu generator de inducție cu rotorul bobinat

Mașinile de inducție cu rotorul bobinat permit operarea cu turație variabilă, domeniul de viteză putând fi extins:

Până la 10% prin controlul alunecării (utilizând elemente pasive adiționale în rotor);

Până la 30% prin utilizarea convertoarelor în circuitul rotoric, în modul supra-sincron;

Până la 40% în mod subsincron și până la 60-70% în modul supra-sincron, prin utilizarea convertoarelor de frecvență sursă de tensiune în 4 cadrane.

Agregatele de vânt cu viteză variabilă care utilizează mașinile de inducție cu dublă alimentare și convertoare bidimensională cu frecvență sursă de tensiune, plasate în circuitul rotorului, cu statorul conectat direct la rețea (sau printr-un soft starter la puteri mari de 800 kW), sunt cele mai performante și utilizate topologii la ora actuală. Aceste topologii cu invertoare cu cost redus au o eficiență ridicată, îmbunătățind totodată și calitatea puterii prin controlul puterilor activă și reactivă. Ceea mai mare companie producătoare de turbine de vânt din lume, Vestas, promovează această soluție (topologie denumită Optispeed.

2.2.7. Sisteme de conversie a energiei eoliene cu viteză de rotație variabilă cu generatoare sincrone

Un exemplu de structură de sistem pentru conversia energiei eoliene utilizând generatoare sincrone cu viteză variabilă este prezentat în figura 2.6 .

Fig. 2.6. Sistem de conversie a energiei eoliene la viteză variabilă

Viteza de rotație poate fi ajustată în concordanță cu viteza vântului printr-o conducere adecvată astfel încât să rezulte o viteză optimă a raportului viteza la arbore / viteza vântului, având ca efect un maxim de energie extrasă. Mărimile electrice de la ieșirea generatorului, frecvența și tensiunea, fiind variabile, vor fi aduse la intrarea unui convertor de frecvență cu circuit intermediar de curent continuu, având în componență un redresor necomandat cu diode și un invertor, (comutație forțată) pentru a obține la ieșire tensiunea dorită. Pentru eliminarea armonicilor se poate utiliza un invertor PWM, cu frecvență de comutație ridicată, dar care prezintă dezavantajul costului ridicat. Invertoarele cu tiristoare în varianta cu 6 pulsuri, care controlează tensiunea din circuitul intermediar de curent continuu sunt mai ieftine, dar prezintă dezavantajul poluării rețelei de putere cu armonici de curent, și în plus invertorul absorbind puterea reactivă, face ca, corecția factorului de putere să devină o problemă. Acest inconvenient se poate elimina prin utilizarea filtrelor pentru rețea, sau prin utilizarea unui invertor cu 12, sau mai multe pulsuri pentru reducerea armonicilor. Puterea extrasă din circuitul intermediar de curent continuu și transmisa spre rețea poate fi controlată prin reglarea unghiului de fază dintre tensiunea rețelei și fundamentala tensiunii de ieșire din invertor.

Efectele sistemului de conversie a energiei eoliene asupra rețelei, depind într-o mare măsură de tipul și configurația convertorului conectat la rețea. În vederea extragerii unei cantități mai mari de energie, odată cu creșterea unghiului de putere va crește și puterea extrasă din circuitul intermediar de curent continuu (în timp ce tensiunea scade). Sistemul prezintă avantajul că circuitul intermediar este alimentat cu un redresor necomandat, ceea ce simplifica și reduce costul convertorului de interfațare, soluția permițând o întreținere facilă.

Conversia energiei eoliene în energie electrica este realizată în principal cu una din următoarele metode:

Sisteme cu viteză de rotație și frecvență constante – ([NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] (CSCF) System), fiind utilizate generatoarele sincrone;

Sisteme cu viteză de rotație și frecvență aproape constante – ([NUME_REDACTAT] Speed, [NUME_REDACTAT] (ACSCF) System), fiind utilizate generatoarele asincrone (de inducție) cu colivie cu alunecare mică (cuprinsă între 1-5 %);

Sisteme cu viteză de rotație variabilă și frecvență constantă – ([NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] (VSCF) System) fiind utilizate ambele tipuri de generatoare;

Sisteme cu viteză de rotație variabilă și frecvență variabilă – ([NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] (VSVF) system), care necesită generatoare de inducție dublu alimentate.

În prezent există un număr important de soluții (configurații) de sisteme pentru conversia energiei eoliene în energie electrica. Partea electrica a sistemului de conversie a devenit din ce în ce mai importanta. Dezvoltarea impetuoasa a electronicii de putere din ultimii ani a permis o creștere substanțială a puterii instalate pe unitate, fapt care a condus concomitent la scăderea prețului per kW.

2.3. Sisteme de conversie a energiei eoliene cu generatoare de inducție conectate la rețea

În ultimii ani diametrul turbinelor a crescut de la 15 – 20 metri la 80 – 100 de metri și este de așteptat o creștere continuă în viitor și totodată cu creșterea diametrului a crescut și puterea nominală a turbinelor eoliene de la cca 100 [kW] până la 4 [MW] în prezent.

Turbinele cu diametrul mare au o viteză de rotație scăzută. Amplificatorul de turație având rolul de a crește viteza de rotație a generatorului la valoarea impusă de conectarea directă la rețea, prezintă câteva dezavantaje care limitează dezvoltarea acestor sisteme, conducând la soluția cuplării directe a generatorului cu rotorul turbinei de vânt. Prin aceasta se elimină costul mare al amplificatorului de turație și pierderile mecanice care derivă din utilizarea acestuia.

Avantajele utilizării generatoarelor sincron sunt:

Greutate scăzută

Structură simplă, utilizând magneți permanenți standard;

Utilizarea statoarelor și rotoarelor obișnuite;

Rotoarele sunt cele convenționale în cazul realizărilor cu electromagneți, respectiv au o construcție neconvențională în cazul utilizării magneților permanenți;

Ventilație ușoară.

Cele mai recente soluții pentru sistemele de conversie a energiei eoliene utilizând generatoare de inducție au fost posibile datorită dezvoltării și perfecționării sistemelor de conducere utilizând convertoare statice de putere. Sunt utilizate atât mașini de inducție cu rotorul în colivie, fiind recomandate pentru a fi utilizate în aplicațiile unde se pune accent deosebit pe o construcție robustă și condiții de operare și întreținere ușoară, cât și cele cu statorul bobinat care se utilizează în situațiile când se dorește optimizarea funcționării prin modificarea vitezei de rotație.

Există principial, trei configurații care utilizează generatoarele de inducție în cadrul agregatelor aeroelectrice:

Statorul mașinii de inducție conectat direct la rețea; în acest caz mașina funcționează ca generator când viteza rotorului acestuia depășește viteza sincronă. În această situație la conectarea la rețea, nu e nevoie de un sistem de conducere pretențios, nefiind necesară sincronizarea la parametri rețelei înaintea pornirii.

Statorul mașinii conectat la rețea prin intermediul convectoarelor statice de putere; soluția permite funcționarea la turație variabilă și la frecvență și tensiune variabile a statorului mașinii. Un astfel de sistem are structura prezentată în figura 2.9. În figura prezentată Vw reprezintă viteza vântului, Tg este cuplul la arborele generatorului, Tr e cuplul la arborele rotorului, Iar și IAg sunt inerțiile rotorului și generatorului, ng și nr sunt turațiile arborilor generatorului și rotorului, Ug și Ugr sunt tensiunile generatorului și retelei, Ig și Ir sunt curenții generatorului și rețelei, iar (i) este factorul de transmisie. Această structură e mai eficientă fiind posibilă optimizarea atât a generatorului cât și a turbinei.

Stator conectat direct la rețea și rotor conectat la rețea prin intermediul unor convertoare electronice;

Fig. 2.9. Structură de agregat aeroelectric cu stator conectat la convertor

Un sistem de conversie a energiei eoliene cu viteză de rotație variabilă și mașină de inducție cu rotorul bobinat, cu variație de la subsincron la suprasincron. Statorul mașinii este conectat direct la rețea, în timp ce circuitul rotoric este conectat la rețea prin doua convertoare punte, complet comandate, cu circuit intermediar de curent continuu. În majoritatea aplicațiilor convertorul 1 este înlocuit de o punte cu diode, datorită simplității și costului mai redus, caz în care comanda se aplică convertorului 2 care v-a funcționa în regim de invertor

Toate sistemele eoliene cu mașini de inducție cu rotorul bobinat, care utilizează redresoarele necomandate în circuitul rotoric, pot fi ușor analizate și implementate, dar limitează generarea de putere doar într-un domeniu al vitezei de până la circa 145% din viteza sincronă. La această viteză mașina dezvoltă putere activă, care poate ajunge cu aproximație la 150% din puterea nominală.

2.4. Conducerea agregatului aeroelectric cu viteza de rotație variabilă

Viteza vântului fiind variabilă este de dorit ca turbina să funcționeze la viteză de rotație variabilă, pentru obținerea unui optim de putere. În figura 2.10 este reprezentată familia de caracteristici mecanice ale turbinelor eoliene. Unele dintre tehnicile de reglare a puterii turbinelor eoliene necesită și metode de măsurare/estimare a vitezei vântului, ceea ce complică sistemul de conducere și reduce gradul de fiabilitate a întregului agregat aeroelectric.

Fig. 2.10. Caracteristica mecanică uzuală a turbinelor eoliene

Pentru a optimiza funcționarea generatorului pentru un domeniu larg de variație a puterii s-a apelat la o soluție de reglare simplă, bazată pe menținerea constantă a raportului U/f. Structura unei astfel de configurații de sisteme este reprezentată in figura 2.11.

Fig. 2.11. Structura sistemului bazat pe menținerea constantă a raportului U/f

Pentru ca turbina să funcționeze în condiții optime se determină din familia caracteristicilor mecanice pentru fiecare viteză a vântului valoarea prescrisă pentru viteza de rotație a acestuia.

Este important ca agregatul aeroelectric să funcționeze în anumite limite de viteză și putere (figura 2.12) pentru evitarea suprasolicitărilor mecanice și electrice. Pentru încadrarea între aceste limite, conducerea mașinii este divizată în 3 zone de funcționare: factor de putere maxim (Cp), limită de putere și limită de viteză, conform figurii 2.12. Regiunea cu coeficientul de putere maxim reprezintă modul normal de funcționare. Când viteza vântului crește până la atingerea limitei de viteză de funcționare a turbinei, comanda asigură limitarea vitezei agregatului. Dacă viteza vântului continuă să crească sistemul funcționează în zona de limitarea puterii convertorului.

Fig. 2.12. Zonele de limitare a funcționării agregatelor aeroelectrice

Conducerea nu necesită un algoritm sofisticat ca și alte scheme cu viteză variabilă și poate fi implementată simplu, utilizând o mașină de inducție standard cu un minim de senzori.

Cele mai recente moduri de abordare ale sistemelor de conversie a energiei eoliene utilizând generatoare de inducție cu rotorul în colivie, funcționând la turație variabilă au fost posibile în special datorită perfecționării tehnicilor de conducere, bazate pe utilizare electronicii de putere. Posibilități de ajustare a turației, tensiunii, curentului și frecventei au permis obținerea caracteristicilor dorite atât ale turbinei cât și a generatorului.

2.5. Convertoare statice de putere utilizate în sistemele de conversie a energiei eoliene

Odată cu creșterea puterii agregatelor aeroelectrice s-au dezvoltat și noi strategii de conducere bazate pe noile tehnologii ale electronicii de putere. Dezvoltarea rapidă a tehnologiei electronicii de putere a condus și la creșterea capabilității turbinelor odată cu reducerea costului investiției. In figura 2.13 sunt prezentate câteva configurații uzuale actuale, cu generatoare de inducție și structurile de convertoare statice de putere aferente diverselor metode de conducere.

Fig. 2.13. Configurații standard ale agregatelor aeroelectrice cu generator de inducție și convertoare statice

Convertorul de putere poate fi un dispozitiv electronic de putere cum ar fi: redresor cu diode sau tiristoare, invertor sau convertor de frecvență (care poate fi compus dintr-un circuit intermediar de curent continuu pentru stocarea energiei și un invertor de rețea – care reglează frecvență pe partea de curent alternativ), sau un atenuator („soft-starter”)

Tabelul 2.1. Tipurile caracteristice de convertoare statice și configurațiile aferente

În acest context, termenul de autoreglare („Stall”) este folosit pentru situația în care la viteze foarte mari ale vântului (nominala) turația se autopăstrează constanta chiar pentru creșteri în continuare ale vitezei vântului datorita fenomenului de desprindere a stratului limită.

De asemenea, prin termenul de reglare activă („Active stall”) se înțelege reglarea optimala a turației prin modificarea poziției paletelor și de la o anumita viteza (mare) a vântului (nominală), turația se autopăstrează constantă pentru creșteri în continuare ale vitezei vântului, datorită fenomenului de desprindere a stratului limita.

Prin reglarea poziției paletelor se înțelege situația în care poziția paletelor este fixă până la atingerea regimului nominal și doar la depășirea acestuia se intervine la reglarea poziției paletelor.

Mașinile cu doua înfășurări sunt mașini electrice speciale cu doua înfășurări statorice, cu număr diferiți de poli, care funcționează când pe o înfășurare sau pe alta, corespunzător la doua turații constante distincte.

Atenuatorul („Soft-starter”) reprezintă un dispozitiv alcătuit din componente pasive și active destinat evitării șocurilor electrice (implicit mecanice) la conectarea la rețea.

Convertoarele utilizate în configurațiile agregatelor aeroelectrice cu viteză variabilă pot fi realizate utilizând doua structuri de baza (separate sau în combinație) cu:

VSI (voltage source inverter) – invertor sursă de tensiune

CSI (current source inverter) – invertor sursă de curent.

2.6. Ferme de agregate și sisteme autonome de conversie

2.6.1. Sisteme autonome de conversie a energiei eoliene

Sistemele autonome sunt destinate locurilor izolate, independente de rețeaua națională de putere. Avându-se în vedere că vântul nu e permanent, aceste sisteme de conversie sunt utilizate frecvent în combinație cu sisteme de acumulare (acumulatoare) și/sau cu alte surse de energie alternativă (panouri solare sau generatoare diesel cu baterii de încărcare a surplusului de energie).

Există câteva configurații de sisteme hibride ale conversiei energiei eoliene pentru aplicații de acest tip. Aceste sisteme autonome pot utiliza generatoare de inducție cât și generatoare sincrone cu magneți permanenți, atât la viteză constantă cât și variabilă, fiind de putere mici (până la zeci de kW). În cazul soluțiilor cu turație variabilă care optimizează energia anuală obținută, sunt necesare convertoare statice de putere, implicit o conducere relativ complexă.

Cele mai utilizate configurații de convertoare statice de putere destinate turbinelor de vânt cu mașini de inducție / mașini sincrone pentru locuri izolate sunt: agregatele aeroelectrice autonome care utilizează generatoare de inducție și redresor cu diode și invertor cu circuit intermediar de tensiune, generator de inducție și convertor de tensiune back-to-back, generator de inducție cu convertor matricial respectiv generatoare sincrone și redresor cu diode și invertor cu circuit intermediar.

Redresorul cu diode poate fi utilizat doar într-un cadran și nu poate fi controlat, dar e o soluție simplă și ieftină, potrivită pentru turbine cu viteză constantă, fără reglarea pasului paletelor. Utilizând un convertor cc-cc (chopper) între redresorul cu diode și un invertor sursă de tensiune se poate obține o funcționare la viteză variabilă. Convertorul back-to-back este un convertor bidirecțional sursă de tensiune, conținând 2 invertoare cu circuit intermediar de tensiune, putându-se realiza controlul complet al fluxului de puteri, în scopul menținerii constante a tensiunii din circuitul intermediar de tensiune. Avantajul utilizării acestei soluții este decuplarea bateriei de condensatoare dintre convertorul de rețea și cel al generatorului, permițând controlul separat al celor 2 convertoare, realizându-se astfel compensarea independentă a asimetriilor, atât pe partea de generator cât și pe partea rețelei.

Unul din dezavantajul primelor doua structuri este prezența bateriei de condensatoare din circuitul intermediar, care este voluminoasă și are o durată de viață relativ scăzută.

Soluția cu convertor matricial are avantajul unei soluții simple, care nu utilizează componente pasive în circuitul de putere. De asemenea, absența condensatorului din circuitul intermediar de curent continuu poate crește randamentul și fiabilitatea convertorului, pierderile în comutație fiind mai mici decât la celelalte convertoare. Ca dezavantaje pot fi menționate limitarea tensiunii de ieșire, indisponibilitatea unei comutații bidirecționale și lipsa unui circuit de decuplare între intrarea și ieșirea convertorului.

2.6.2. Abordarea integrată a proiectării fermelor de agregate aeroelectrice.

În vederea implementării unor soluții pentru fermele de vânt, o modalitate modernă de abordare o reprezintă abordarea integrată. În figura 2.14 este prezentată o organigramă vizând abordarea integrată a implementării agregatelor aeroelectrice.

Fig. 2.14. Abordarea integrata a design-ului fermei de vânt

În cazul agregatelor aeroelectrice software-ul de management trebuie să abordeze următoarele considerente:

Strategii de comutare și operare;

Strategii de protecție;

Probleme de monitorizare și diagnoză a agregatelor aeroelectrice;

Efectele fermelor de agregate aeroelectrice asupra rețelei generale.

În examinarea funcționalității și comportării agregatelor aeroelectrice, o atenție deosebită trebuie acordată generatoarelor electrice, modalităților de cuplare a acestora cu rotorul turbinei și modalități de conectare / deconectare la rețea. Sistemele de conversie a energiei eoliene comparativ cu alte surse de producere a electricității, cum ar fi hidrogeneratoarele sau grupurile diesel, prezintă unele avantaje cum ar fi:

Simplitatea în utilizare;

Viața lungă în exploatare;

Eșalonarea în timp a implementării agregatelor aeroelectrice ce urmează să formeze centrala eoliană;

Costuri inițiale reduse;

Ecologie.

În prezent se observă două tendințe majore:

Funcționarea agregatelor aeroelectrice la turație variabilă pentru obținerea unei puteri optime la fiecare viteză a vântului;

Agregatele aeroelectrice cu cuplarea directă a turbinei cu generatorul ceea ce elimină amplificatorul de turație dintre turbină și generator și prin aceasta se reduce pretul de cost al agregatului aeroelectric, se elimină zgomotul datorat acestuia și se reduc costurile de funcționare.

CAPITOLUL 3:APLICAȚIE PRACTICĂ. SET EXPERIMENTAL PRIVIND CONVERSIA ENERGIEI EOLIENE ÎN ENERGIE ELECTRICĂ

3.1. Scopul aplicației practice

În domeniul energiei strategiile actuale de dezvoltare durabilă au ca scop principal înlocuirea treptată a surselor de energie bazate pe combustibili fosili prin surse de energie regenerabilă. Printre sursele curate de energie, sistemele de conversie a energiei eoliene dețin la ora actuală o pondere semnificativă în multe țări dezvoltate. Tehnologia conversiei energiei eoliene a evoluat pentru susținerea dinamicii rapide a programelor de investiții din domeniu deoarece în ultimul deceniu comunitatea internațională a făcut eforturi continue pentru cercetări și inițieri de diferite programe în acest domeniu. Astfel obiectivul principal al acestui set experimental este de a pune în evidență producerea de curent electric cu ajutorul unui montaj care simbolizează o turbină eoliană. Totodată acest montaj mai pune în evidență principiul de funcționare al turbinelor eoliene și randamentul destul de scăzut (cantitatea de energie produsă de o turbină la o anumită viteză a vântului) al acestora.

3.2. Funcționarea aplicației practice

3.2.1 Prezentarea schemei de principiu și a elementelor componente

În figurile 3.1. respectiv 3.2. este prezentat montajul experimental dezvoltat pentru a face anumite măsurători.

Fig. 3.1. Partea superioară a montajului

Fig. 3.2. Partea inferioară a montajului

3.2.2. Elementele componente, rolul și schema bloc a acestora

Montajul din figura 3.1. este format din următoarele componente:

Alimentator 500mA nestabilizat

2 ventilatoare de 12V

Comutator pornit/oprit

Multimetru digital

O rezistență

Cabluri de conectare

4 reglete

1. Alimentatorul de 500 mA nestabilizat prezentat în figura 3.3 este o sursa de curent continuu care reprezintă un circuit electronic care transformă energia electrică alternativă de la rețea în tensiune continuă variabilă. Acest alimentator se compune dintr-un transformator, un redresor și un filtru. El prezintă următoarele specificații: un indicator led, tensiunea de intrare între 220 – 240 V curent alternativ la frecventa de 50 Hz, tensiunea de ieșire intre 3 – 12 V (3V, 4.5V, 6V, 7.5V, 9V, 12V) în funcție de opțiunea dorită, curent de ieșire 500 mA. Schema electrică a unei surse de tensiune reglabilă este prezentată in figura 3.4.

Fig. 3.3. Alimentator 500mA nestabilizat

Fig. 3.4. Schema electrică a sursei de tensiune reglabilă

2. Modelul de ventilator utilizat este prezentate în figura 3.5. Primul ventilator are rolul de a produce un curent de aer. Acest curent de aer pune în mișcare cel de al doilea ventilator care prin intermediul circuitelor din interiorul acestuia produce energie electrică. În figura 3.6 este prezentată schema electrică a unui ventilator.

Fig. 3.5. [NUME_REDACTAT]. 3.6. Schema electrică a ventilatorului

3.2.3. Principiu de funcționare

În figura 3.1 este prezentat standul experimental dezvoltat pentru efectua anumite măsurători. Acest montaj este alimentat de la rețeaua electrică iar alimentatorul nestabilizat convertește tensiunea de intrare în tensiune de 3V, 4.5V, 6V, 7.5V, 9V, 12V în funcție de opțiunea dorită. De la alimentator se notează primele date pe care le vom utiliza ulterior pentru calculul puterii de intrare. În continuare alimentatorul este conectat la comutatorul pornit/oprit, iar acest comutator realizează închiderea respectiv deschiderea circuitului atunci când se dorește. De la comutator, prin intermediul a doua cabluri de legătură, primul ventilator primește energie electrică și astfel va putea simula producerea unui curent de aer. Curentul de aer produs de acest ventilator va fi dependentă cu tensiunea selectată de la alimentator, iar acesta va pune în mișcare cel de al doilea ventilator. Curentul de aer va pune în mișcare paletele generatorului, iar elementele de circuit din interiorul acestuia vor transforma energia provenită de la curentul de aer în energie electrică. Pentru a măsura energia produsă de cel de al doilea ventilator cuplăm ventilatorul cu prima regletă prin intermediul altor două cabluri, iar în acest punct se va face a doua măsurătoare si anume determinarea tensiunii curentului produs de generator. Măsurătoarea se realizează cu ajutorul multimetrului digital acesta având comutatorul la poziția 20V curent alternativ. Mai departe pentru a măsura intensitatea curentului a fost montată o rezistență de 1Ω, iar această mărime este măsurată la cea de a doua regletă. Pentru măsurarea acestei mărimi multimetrul digital va fi comutat pe poziția 200mA curent alternativ. După realizarea celor doua măsurători prin intermediul relației P=UI se determină puterea dezvoltată atât la intrarea în primul ventilator cât și la ieșirea celui de al doilea ventilator. Cunoscându-se puterea de intrare și cea de ieșire se calculează randamentul generatorului cu ajutorul relației . După realizarea celor două măsurători si determinarea puterii și a randamentului se încheie primul ciclu, iar acest ciclu se va repeta pentru fiecare poziție a alimentatorului.

3.3. Pregătirea montajului pentru măsurători și realizarea acestora

Pentru a pune în funcțiune acest montaj conectăm alimentatorul la rețea, selectăm tensiunea pe care o dorim, iar apoi cu ajutorul comutatorului de la multimetrului selectăm domeniul pe care îl dorim și efectuăm măsurătoarea. În continuare se vor determina pe rând tensiunea, intensitatea și puterea curentului de intrare produs de primul ventilator pentru cele 6 poziții ale alimentatorului. În tabelul 3.1 s-au efectuat măsurătorile și s-au trecut rezultatele pentru parametrii mărimilor de intrare.

Tab. 3.1. Realizarea măsurătorilor și notarea rezultatelor pentru mărimile de intrare

După notarea rezultatelor de la primul ventilator se trece la efectuarea măsurătorilor pentru generator. Pentru a determina puterea generatorului se folosește formula de calcul P=UI. În tabelul 3.2 s-au efectuat măsurătorile și s-au notat rezultatele pentru mărimile de ieșire.

Tab. 3.2 Notarea rezultatelor pentru mărimile de ieșire

Prezentarea comparativă a mărimilor măsurate și calculate pentru curentul de intrare și curentul de ieșire.

Tab. 3.3. Rezultate comparative ale mărimilor de intrare respectiv cele de ieșire

Calculul randamentului pentru fiecare măsurătoare este prezentat în tabelul 3.4.

Tab. 3.4. Determinarea și notarea randamentului pentru fiecare măsurătoare

Pentru a determina randamentul generatorului se adună rezultatele obținute anterior și se împarte la numărul de măsurători efectuat:

(3.1)

(3.2)

Rezultatele obținute prezentate în tabelul 3.4 și relația 3.2 pun în evidență faptul că energia convertită de generator este extrem de mică în comparație cu energia debitată de ventilator, iar acest lucru reliefează randamentul scăzut al turbinelor. Pentru a se valorifica într-o proporție mult mai mare această sursă de energie inepuizabilă trebuie îmbunătățite sau dezvoltate echipamente moderne care să crească randamentul mașinilor eoliene.

CONCLUZII ȘI PROPUNERI

Este cunoscut faptul că energia eoliană în prezent deși este disponibilă și practic inepuizabilă, nu are încă o contribuție pe măsură, în balanțele energetice naționale sau pe plan global.

Deoarece natura pune la dispoziție în mod gratuit această sursă de energie, utilizarea ei trebuie legată mai puțin de valoarea randamentului energetic al captării și mai mult de costurile de investiții și deopotrivă de cheltuielile de exploatare.

În defavoarea implementării energiei eoliene s-ar mai adăuga unele probleme legate de fiabilitatea instalațiilor și de acceptabilitatea publică și ecologică a acestora. O pondere majoră o dețin și problemele iscate de costul energiei produse – mai mare, deocamdată, în raport cu energia produsă din alte surse. Trebuie puse în vedere și situațiile care favorizează utilizarea energiei eoliene. Astfel în favoarea utilizării energiei eoliene trebuie să și caracterul limitat al resurselor energetice clasice și, mai ales, caracterul ecologic nepoluant (chimic, fonic etc.) al instalațiilor eoliene, precum și apariția unor turbine, din ce în ce mai performante.

Specialiștii întrevăd că, rezolvarea problemelor care în prezent frânează oarecum extinderea pe scară mai largă a implementării energiei eoliene, va veni, în principal, prin implicarea tehnologiilor de vârf în conversia energiei vântului.

Deși este abundentă energia eoliană nu aduce încă o contribuție pe măsura potențialului energetic disponibil în această sursă. Pentru a da un răspuns corect trebuie făcută o remarcă fundamentală: energia eoliană ca sursă de energie este o energie naturală, gratuită; ca atare nu neapărat randamentul energetic este determinant, ci investițiile și exploatarea. Ar trebui să ne intereseze mai puțin faptul că nu reușim să captăm toată energia, de vreme ce pentru o anumită cantitate de energie primită volumul cheltuielilor de investiții și de exploatare rămân minime.

Un aspect deloc neglijabil este legat de faptul că timpul scurs între începutul acțiunii în domeniile noi ale tehnicii energiei și atingerea obiectivului urmărit este de ordinul unui deceniu, putând varia în limitele a 5-15 ani, de exemplu, între începutul cercetării și maturizarea tehnică a unui proces nou, cum este cel legat de conversia energiei vântului în alte forme de energie- după care urmează un interval de același ordin de mărime până la introducerea lui pe scară largă în producție. Există o serie de greutăți posibile în calea dezvoltării și aplicării largi a sistemelor de conversie a energiei vântului în alte forme de energie. Aceste greutăți privesc: investițiile, exploatarea (deservirea și costurile de întreținere), viabilitatea economică a diferitelor tipuri de generatoare, probleme ce se pot ivi în timpul utilizării, fiabilitatea și durabilitatea sistemului, costul energiei produse în comparație cu cea produsă din alte surse, alegerea unor amplasamente optime și altele. Acceptarea publică a sistemelor de conversie a energiei vântului este un factor deloc neglijabil în planificarea utilizării pe scară largă a acestei forme de energie.

Pentru promovarea cu succes a generatoarelor eoliene mai trebuie avute în vedere următoarele: conceperea sistemelor în așa fel, încât să reducă la minimum costurile investiției și exploatării și în același timp costurile energiei produse, acest lucru reclamă investiții minime inclusiv la mijloacele necesare stocării; trebuie concepute astfel de sisteme încât costurile întreținerii să fie minime pentru întregul ciclu de durată; perioada de amortizare a energiei, respectiv timpul necesar pentru ca un generator eolian să producă suficientă energie din vânt pentru a egala cantitatea de energie consumată pentru producerea sa, precum și pentru funcționarea și întreținerea sa în timpul acestei perioade; raportul supraunitar dintre cantitatea de energie produsă de generatorul eolian în timpul duratei de funcționare și energia consumată pentru producerea, funcționarea și întreținerea sa.

Având în vedere preocupările legate de mediu și diminuarea utilizării combustibililor fosili, energia eoliană este una dintre cele mai atractive soluții pentru problemele de energie din viitor. Sistemele de conversie a energiei eoliene sunt din ce în ce mai rentabile datorită progresului în domeniul tehnologiei. Prin urmare această sursă curată de energie va fi mult mai mult exploatată și mai avantajoasă din punct de vedere economic în viitorul apropiat. Energia eoliană va fi într-o competiție permanentă cu sursele de energie existente și cu alte surse de energie regenerabile.

Mai este nevoie să se efectueze multă muncă de cercetare și proiectare la generatoare eoliene, dar acestea par a avea un înalt potențial în balanța noastră de energie prin utilizarea unei surse nepoluante și practic inepuizabile de energie.

Pentru a se valorifica această sursă de energie trebuie avute în vedere următoarele: integrarea acestei resurse regenerabile în structurile sistemelor energetice naționale, eliminarea barierelor tehnico – funcționale din procesul de valorificare a acestei surse de energie și încadrarea în limitele de cost și eficiență energetică și diminuarea gradului de dependență a economiei naționale de importuri de energie la o valoare cât mai scăzută.

BIBLIOGRAFIE

Autori români:

Vlad, I., Energia vântului, București, [NUME_REDACTAT], 1982.

Iulian, C., Lazăr, P., Energia eoliană captare și conversie, București, [NUME_REDACTAT] și Enciclopedică, 1985.

Drăgan, V., Burchiu, V., Energiile regenerabile și utilizarea acestora, București, [NUME_REDACTAT], 2012.

Bostan, I., Dulgheru, V., Bostan, V., Sochireanu, A., Sisteme de conversie a energiilor regenerabile, Chișinău, [NUME_REDACTAT]-Info, 2007.

Szeidert-Șubert, I., Contribuții la modelarea și conducerea agregatelor aeroelectrice echipate cu generatoare de inducție și sincrone, Timișoara, [NUME_REDACTAT], 2009.

Vlad, I., Almasi, L., Nedelcu, S., Borzasi, D., Lunca, G., Marko, G., Utilizarea energiei vântului, București, [NUME_REDACTAT], 1984.

Buta, A., Energetică generală și conversia energiei, Timișoara, [NUME_REDACTAT], 1981

Tănăsescu, F., Moraru, D., Popescu, C., Conversia energiei: Tehnici neconvenționale , București, [NUME_REDACTAT], 1860.

Popovici, D., Bazele convertoarelor statice, Timișoara, [NUME_REDACTAT], 1999.

Budișan, N., [NUME_REDACTAT] privind [NUME_REDACTAT] ale [NUME_REDACTAT], Timișoara, [NUME_REDACTAT], 2003.

Boldea, I., Atanasiu G., Analiza unitară a mașinilor electrice, București, [NUME_REDACTAT], 1983.

Kelemen, A., Acționări electrice, București, [NUME_REDACTAT] și Pedagogică, 1979.

Kelemen, A., Imecs M., Sisteme de reglare cu orientare după câmp a mașinilor de curent alternativ, București, [NUME_REDACTAT], 1983.

Budișan, N., Problems of induction generator systems- at wind/diesel/hidro unconventional electric groups/plants/farms, Timișoara, [NUME_REDACTAT], 2003.

Dordea, T., Mașini electrice, București, [NUME_REDACTAT] și Pedagogică, 1977.

Autori străini:

Adkins, B., The general theory of electrical machine, [NUME_REDACTAT], London, 1962.

Ekanayake, J.B., Holdsworth, L., Wu, X., Jenkins, N., [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT], IEEE Transactions on [NUME_REDACTAT], vol.18, no.2, May 2003, pp. 803-809.

Haier, S., [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT]. 2nd Edition, [NUME_REDACTAT] & [NUME_REDACTAT]. Chichester, [NUME_REDACTAT], Weinheim, Brisbane, Singapore, Toronto, 2006.

Mortensen, N., Landberg, L., Troen, Ib., Petersen, E. [NUME_REDACTAT] Analysis and [NUME_REDACTAT] (WAsP), Vol.1,2, RISO, Roskilde, Denmark.

Salman, S.K., Teo, A.L.J., Windmill modeling consideration and factors influencing the stability of a grid-connected wind power-based embedded generator, IEEE Transaction on [NUME_REDACTAT], vol.18, no.2, May 2003, pp.793-802.

Tapia, A., Tapia, G., Ostolaza, J.X., Saenz, J.R., , Modeling and [NUME_REDACTAT] a [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] Generator, IEE Transactions on [NUME_REDACTAT], vol.18, no.2, June 2003, pp. 194-204.

Troen, Ib., Petersen, E., [NUME_REDACTAT] Atlas.[NUME_REDACTAT] Sciance, Research and Development, Brussels, 1989.

Vladimir, V., Trezija, M., Akke, P., Synchronous and [NUME_REDACTAT] Frequency and [NUME_REDACTAT] After a [NUME_REDACTAT] Rejection, IEEE Transactions on [NUME_REDACTAT], vol.18, no.2, May 2003, pp. 730-736.

Periodice:

Budișsan, N., Sisteme de conversie a energiei, de frecvență constantă la turație variabilă reglabilă, Electrotehnică, Electronică și Automatică, nr.6, 1982.

Simoes, G., Farret, F., [NUME_REDACTAT] Systems – Design and Analysis with [NUME_REDACTAT], CRC Press, 2004.

Szeidert, I., Prostean, O., Filip, C., Vasar, D., Issues regarding de wind farm’s design and implementation, [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] on Mechanics, 2008.

Szeidert, I., Prostean, O., Windmill’s designs and implementation aspects, [NUME_REDACTAT] DAAAM Symposium, 2008, Slovakia.

Infografie:

www.awstruewind.com, accesat în 10.05.2014.

http://www.ewea.org/index.php?id=91 [NUME_REDACTAT]: The facts. An analyses of wind energy in the EU., accesat în 13.05.2014.

http://www.ewea.org, accesat în 23.05.2014.

www.vestas.com, accesat în 08.05.2014.

www.vestas.com, Vestas wind aggregates V – 5x series with opti-speed, accesat în 03.06.2014.

www.vestas.com, Vestas wind aggregates V – 37 with opti-slip, accesat în 03.06.2014.

ANEXA 1

Viteza vântului – scara Beaufort