Caracterizarea Prin Experiment In Tunel De Vant A Modelelor Experimentale De Vawt Folosind Sisteme De Achizitie De Date Cu Atmel328p [308454]

1.ENERGII REGENERABILE

1.1Ce sunt energiile regenerabile ?

[anonimizat], [anonimizat] (din perspectiva temporală a vieții omenești).

Pe fondul amenințărilor induse de poluarea din ce în ce mai mare ([anonimizat], petrol, gaze naturale), interesul pentru energii regenerabile a [anonimizat] s-a [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat], într-o [anonimizat] – [anonimizat] s-a dezvoltat doar în ultimii 150-200 de ani.

1.2 Exemple de energii regenerabile

Principalele surse de energie regenerabilă sunt cea eoliană (datorată curenților de aer și vânturilor), solară (care captează și transformă energia soarelui în electricitate și căldură), diversele tipuri de energie a apei (hidraulică – energia apelor curgătoare; mareelor – energia obținută din fluxul/refluxul mărilor și oceanelor; osmotică – energia valurilor), geotermală (energia câștigată din căldura de adâncime a Pământului) sau energia obținută din biomasă (carburanți obținuți din procesarea plantelor sau masei lemnoase).

1.2.1 Energia solara

Energia solară poate fi exploatată prin:

conversie directă în electricitate prin intermediul dispozitivelor statice pentru transformarea radiației solare in energie electrică;

[anonimizat], care ar putea fi soluționata pe două căi:

-prin conversia în energie termică a undelor solare prin care se constituie sursa calda a [anonimizat];

– [anonimizat], a căror funcție ar fi de a acționa termogeneratoare convenționale sau de construcție specială.

Raportul dintre energia electrică produsă și energia radiantă incidentă pe suprafața modulelor determină randamentul celulelor solare. [anonimizat], care ocupă un rol însemnat în aria tehnologiilor cu semiconductori. Energia solară utilizată pentru încălzirea locuințelor a devenit deja o industrie unde există zeci de companii. Dezaventejul pe care îl prezintă constă in faptul ca este difuză si nepermanentă (ciclu noapte/zi, timp înnorat etc.) și că nu poate fi colectată decât în regiuni însorite.

1.2.2 Energia eoliană

Producerea energiei eoliane a [anonimizat], mori de vânt și mașini de treierat pentru cereale. Abia la începutul acestui secol au fost dezvoltate turbine eoliene de mare viteză pentru generarea de energie electrică. Termenul de turbină eoliană este utilizat pe scară largă în zilele noastre pentru o mașină cu pale rotative care convertește energia cinetică a vântului în energie utilă. În prezent există două categorii de turbine eoliene de bază: turbine eoliene cu ax orizontal (HAWT) și turbine eoliene cu ax vertical (VAWT), în funcție de orientarea axei rotorului.

În prezent, aplicațiile energiei eoliene presupun generarea de electricitate, cu turbine eoliene care operează în paralel cu sisteme de rețea sau de utilitate, în locații mai îndepărtate, în paralel cu motoare alimentate cu combustibili fosili (sisteme hibride). Câștigul ce rezultă din exploatarea energiei eoliene constă atât în consumul redus de combustibili fosili, precum și reducerea costurilor globale de generare a energiei electrice. Utilitățile electrice au flexibilitatea de a accepta o contribuție de aproximativ 20% din sistemele de energie eoliană. Sistemele combinate de tip Eolian-diesel pot oferi o economie de combustibil mai mare de 50%.

Producerea de electricitate din vânt este o industrie destul de nouă (în urmă cu 20 de ani în Europa, turbinele eoliene nu ajunseseră încă la maturitate comercială). În unele țări, energia eoliană concurează deja cu energia produsă din combustibilul fosil și energia nucleară, chiar fară a considera beneficiile energiei eoliene pentru mediu. La estimarea costului energiei electrice produse în centralele electrice convenționale, de obicei, nu se ia în calcul impactul acestora asupra mediului (ploile acide, efectele schimbărilor climatice, etc.). Producția de energie eoliană continuă să se îmbunătățească prin reducerea costurilor și a creșterii eficienței.

Energia eoliana, o energie curata, nepoluanta manifestata prin deplasarea unor mase de aer mari, a fost folosita cu succes in urma cu secole, extinderea acesteia in prezent fiind, totusi, limitata datorita caracterului intermitent al fluxului si al vitezei variabile a vantului.

1.2.3 Energia hidroelectrică

Provine din acțiunea apei în mișcare. Poate fi văzută drept o formă de energie solară, deoarece soarele alimentează circuitul apei în natură. În cadrul acestui circuit, apa din atmosferă ajunge la suprafața pământului sub formă de precipitații. O parte din aceasta se evaporă, dar mare parte pătrunde în sol sau devine apă curgătoare la suprafață. Apa de ploaie și din zăpada topită ajunge în final în iazuri, lacuri, lacuri de acumulare sau oceane, unde evaporarea are loc permanent.

Umiditatea care pătrunde în sol poate deveni apă de subsol, parte din care poate ajunge în cursurile de apă prin izvoare sau râuri subterane. Apa din subsol poate de asemenea ieși la suprafață prin sol în timpul perioadelor uscate, și se poate întoarce în atmosferă prin evaporare. Vaporii de apă ajunși în atmosferă se condensează apoi în nori, și o parte revine pe pământ sub forma precipitațiilor. Astfel, ciclul apei este complet. Natura ne asigură de faptul că apa este o resursă regenerabilă.

Hidrocentralele de mică putere reprezintă o mare contribuție de energie electrică din surse regenerabile la nivel european și mondial. La nivel mondial, se estimează că există o capacitate instalată de 47.000 MW, cu un potențial – tehnic și economic – aproape de 180.000 MW.

Hidrocentralele de mică putere (HMP) sunt alimentate de cursul natural al apei, adică nu implică captarea apei la scară mare, și de aceea nu necesită construcția de mari baraje și lacuri de acumulare, deși acestea ajută acolo unde există și pot fi utilizate ușor. Nu există o definiție la nivel internațional a HMP și limita superioară variază între 2,5 și 25 MW în funcție de țară, dar valoarea de 10 MW devine general acceptată și promovată de ESHA (Asociația Europeană pentru Hidrocentrale de Mică Putere).

Definiția HMP ca fiind orice sistem hidroelectric cu puterea de până în 10MW va fi astfel folosită în prezentul document. HMP pot fi împărțile la rândul lor în „mini hidrocentrale”, definite de obicei ca sistemele cu puterea < 500 kW și „micro hidro”, pentru sisteme cu puterea < 100 kW. Dar orice definiție s-ar folosi, HMP reprezintă una din cele mai benefice forme de producție energetică, pe baza unei resurse regenerabile nepoluante, și care necesită intervenția redusă asupra mediului înconjurător.

HMP au de asemenea un impact semnificativ în sensul înlocuirii combustibililor fosili, deoarece spre deosebire de alte surse regenerabile de energie, HMP pot de obicei produce energie electrică în orice moment, în funcție de cerere (nu necesită sisteme de stocare sau de rezervă), cel puțin în momentele anului în care este disponibil un debit de apă corespunzător, iar în multe cazuri se oferă energie la costuri competitive față de centralele electrice pe bază de combustibili fosili.

Căderea și debitul

Obiectivul unui sistem hidroelectric este de a converti energia potențială a volumului de apă care curge de la o anumită înălțime în energie electrică la capătul de jos al sistemului, unde este localizată centrale electrică.

Diferența de nivel a cursului de apă, cunoscută drept „cădere” este esențială pentru producerea hidroelectricității; simpla curgere rapidă a apei nu conține destulă energie pentru producerea de energie electrică semnificativă, decât la scară foarte mare, precum curenții submarini de coastă. De aceea este nevoie de doi indicatori: debitul apei Q și căderea H. În general este mai bine să fie o cădere mai mare decât un debit mai mare, deoarece astfel se pot utiliza echipamente de dimensiuni mai reduse.

Căderea brută (H) reprezintă distanța verticală maximă dintre nivelul apei din amonte la cel din aval. Căderea efectivă văzută la nivelul turbinei va fi ceva mai mică decât căderea brută, din cauza pierderilor suportate la transferul apei în și din sistem. Această cădere redusă se numește Căderea Netă.

Debitul (Q) reprezintă volumul de apă care trece în unitatea de timp, măsurat în m3/s. Pentru sistemele mici, debitul poate fi exprimat și în litri/secundă, unde 1000l/s = 1 m3/sec.

În funcție de cădere, instalațiile hidroelectrice pot fi clasificate în trei categorii:

 Cădere mare: peste 100 m

 Cădere medie: 30 – 100 m

 Cădere redusă: 2 – 30 m.

Aceste categorii nu sunt stricte, ci reprezintă doar un posibil sistem de clasificare al locațiilor.

Instalațiile hidroelectrice pot fi definite și ca:

 Instalații pe firul apei

 Instalații cu centrala electrică localizată la baza unui baraj

 Sisteme integrate pe un canal sau într-o conductă de alimentare cu apă

În general, locațiile cu cădere mare sunt mai ieftine de dezvoltat decât cele cu cădere mică, deoarece pentru același nivel de energie produs, debitul necesar prin turbină va fi mai mic, ca și construcțiile hidrotehnice. Pentru un râu cu o pantă relativ mare pe un sector al cursului său, diferența de nivel poare fi utilizată prin dirijarea unei părți sau a întregului curs și revenirea acestuia la albia râului după ce a trecut prin turbină. Apa poate fi adusă din sursă direct la turbină printr-o conductă de presiune.

Energia hidraulică exploatează puterea obținută din căderea natural a apelor curgătoare. Conversia energiei hidraulice în energie electrică nu este poluantă, presupune cheltuieli relativ mici de întreținere, nu există probleme legate de combustibil si constituie o soluție de lungă durată . Energia hidraulică este cea care a penetrat cel mai rapid în balanțele energetice. Hidrocentralele asigură producerea a 19% din energia electrica la nivel mondial. Astfel, peste 99% din totalul energiei produse în Norvegia provine din forța apei. Brazilia produce energie hidraulică de peste 90% din totalul de energie electrica necesară acestei țări. Noua Zeelanda produce peste 75% din energia necesară din apele sale. Țările din America Latină produc energie hidraulică în proporție de peste 50% din potențialul lor.

-Biomasa, în foarte multe țări, de pe toate continentele, este folosită drept combustibil în centralele termoelectrice. În biomasă intră toate categoriile de combustibil regenerabil, de la rumegușul de lemn, până la cocenii de porumb, trestia de zahăr sau deșeurile vegetale care se aruncă. Rezidurile menajere din marile orașe sunt o altă sursă de combustibil pentru centralele termoelectrice. Centralele electrice bazate pe biomasă produc prin valorificarea rezidurilor agricole, industriale sau menajere, în arzătoare, alături de cărbune, țiței sau gaze, sau prin convertirea biomasei în gaze naturale.Utilizarea biomasei prezintă mai multe avantaje: oferă o soluție eficientă pentru eliminarea resturilor menajere solide și reduce emisiile de dioxid de carbon și acizi de azot prin înlocuirea cărbunelui în termocentrale, deci contribuie la diminuarea poluării mediului.

1.2.4 Energia obținută din biomasă

Biomasa, considerată ca resursă energetică este fundamental diferită de alte surse de energie ne-fosile (de exemplu resursa eoliană). Ea generează energie și produse secundare similare cu cele ale resurselor fosile. Biomasa are de asemenea o utilizare foarte importantă ca sursă de hrană și materie primă pentru industrie, utilizări care trebuie corelate corect cu utilizarea în scop energetic, și respectarea principiilor durabilității, aspecte care vor fi discutate în secțiunile următoare.

Definiția biomasei

În conformitate cu definiția dată de Directiva 2009/28/CE, biomasa este “fracțiunea biodegradabilă a produselor, deșeurilor și reziduurilor de origine biologică din agricultură (inclusiv substanțe vegetale și animale), silvicultură și industriile conexe, inclusiv pescuitul și acvacultură, precum și fracțiunea biodegradabilă a deșeurilor industriale și municipale”1.

Aceasta înseamnă că, în condițiile unei procesări industriale adecvate, biomasa proaspăt recoltată poate fi convertită în produse similare cu gazul natural sau cu combustibilii lichizi sau solizi. Prin aplicarea unor variate procese de transformare, cum ar fi arderea, gazeificarea sau piroliza, biomasa poate fi transformată în “bio-combustibili” pentru transport, “bio-căldură” sau bio-electricitate

Biomasă și durabilitate

Utilizarea bioenergiei este legată de impactul asupra utilizării terenului. “Regenerabil”, “emisia gazelor cu efect de seră” și “durabilitate” nu sunt termeni sinonimi și trebuie considerați unul câte unul în cadrul proiectelor de biomasă.

Mai exact, condiția de “durabilitate” este îndeplinită atunci când proiectele bazate pe surse regenerabile de energie au un bilanț de CO2 negativ sau cel puțin neutru, pe durata întregului ciclu de viață.

Ciclul de biomasă poate fi caracterizat printr-un bilanț negativ de carbon (emisia netă de CO2 din atmosferă), ca și de un bilanț de carbon pozitiv (aportul net de CO2): acest lucru depinde de practicile din teren, de transport și de tehnologiile de procesare (BCT, 2007).

Emisiile de gaze cu efect de seră (GES) reprezintă unul din criteriile de mediu incluse într-o analiză de durabilitate, dar nu este suficient. Conceptul de durabilitate trebuie să includă în evaluare și diferite alte aspecte, cum ar fi cele ecologice, culturale, de sănătate, dar trebuie să integreze și aspectele economice (Figura 2).

În general, conceptul de durabilitate aplicat în domeniul bioenergie nu este separat de aspectele de mediu, economic și social, așa cum este prezentat mai jos (Figura 1, Figura 2). Dacă unul dintre aceste aspecte nu este inclus, atunci se poate vorbi despre condiții echitabile, suportabile sau viabile, dar nu durabile.

Astfel, proiectele de biomasă vor putea fi considerate de succes, doar dacă pot demonstra condițiile durabile de producere a biomasei, condițiile viabile de desfășurare a afacerii și sprijin social, așa cum este prezentat mai jos (Tabel 1).

Conceptul de evaluare a biomasei a cunoscut o evoluție remarcabilă, grație Directivei pentru surse regenerabile de energie (RES) 2009/208/CE. La început, estimarea biomasei pentru planificare teritorială se baza pe valorile potențialului de biomasă, apoi se baza pe valorile biomasei existente; acum, în conformitate cu Directiva RES este necesar să se facă un pas înainte către evaluarea “potențialului durabil de biomasă”. Nu toată cantitatea de biomasă disponibilă poate fi durabilă.

Majoritatea biomasei care este disponibilă pentru proiecte de bioenergie se prezintă sub forma de material vegetal solid neprocesat, cu un conținut general de umiditate de aproximativ 50%

Există un domeniu larg de resurse de biomasă asociat cu activitatea umană: în mod special, reziduurile și deșeurile din agricultură, din sectorul industrial, deșeurile municipale, din pădure și alte activități economice. Toate aceste resurse pot fi procesate luând în considerare diferite tehnologii: ardere directă (pentru producere de electricitate și/sau căldură, instalații de cogenerare), digestie anaerobă (cogenerare, pentru gaz bogat în metan), fermentare (zaharuri pentru alcool, bioetanol), extracția uleiului (pentru bioetanol), piroliza (pentru mangal, gaz și uleiuri) și gazeificarea (pentru monoxid de carbon CO și syngas bogat în hidrogen)

1.2.5. Energia geotermală

– Energia geotermală se definește ca fiind căldura naturală provenită din interiorul Pamântului, captată pentru producerea de energie electrică, încălzirea spațiilor sau a aburului industrial. Ea este prezentă oriunde sub scoarța terestră, deși cea mai mare temperatură, și deci cea mai dorită resursă este concentrată în regiuni cu vulcani activi sau tineri din punct de vedere geologic.

Resursa geotermală este curată, regenerabilă, deoarece căldura emanată din interiorul Pamântului este inepuizabilă. Sursa de energie geotermală este disponibilă 24 de ore pe zi, 365 de zile pe an. Prin comparație, sursele de energie eoliană și solară sunt dependente de un număr de factori, inlcuzând fluctuații zilnice și sezoniere și variații în funcție de climă. Din acest motiv, energia produsă din surse geotermale este, odată captată, mai sigură decât multe alte forme de energie electrică. Căldura care izvorăște continuu din interiorul Pământului este estimată a fi echivalentă cu 42 millioane megawatt (Bilanțul termic de Stacey și Loper, 1988). Un megawatt poate asigura necesitățile energetice a 1000 de case.

Energia termică a Pământului este de aceea într-o cantitate mare și este practic inepuizabilă, dar este foarte dispersată, foarte rar concentrată și adesea la adâncimi prea mari pentru a fi exploatată industrial. Până acum utilizarea acestei energii a fost limitată la zone în care condițiile geologice permit un mediu de transport (apă în fază lichidă sau gazoasă) care să

„transfere” căldura din zonele fierbinți de la adâncime la suprafață, dând astfel naștere resurselor geotermale.

Impactul de mediu al utilizării energiei geotermale este destul de mic și controlabil. De fapt, energia geotermală produce emisii atmosferice minime. Emisiile de oxid de azot, hidrogen sulfurat, dioxid de sulf, amoniac, metan, pulberi și dioxid de carbon sunt extrem de mici, în special atunci când sunt comparate cu emisiile provenite de la combustibilii fosili.

Totuși, atât apa cât și aburul condensate de la centralele electrice geotermale conțin diferite elemente chimice, printre care arsen, mercur, plumb, zinc, bor și sulf, a căror toxicitate depinde în mod evident de concentrația lor. Oricum, cea mai mare parte a acestor elemente rămâne în soluție, în apa care este reinjectată în același rezervor din care a fost extrasă apa ferbinte sau aburul.

Centralele electrice geotermale binare, împreună cu instalațiile flash, produc emisii aproape zero.

În cazul utilizării directe a energiei termice provenite de la apa fierbinte geotermală, impactul asupra mediului este neglijabil și acesta poate fi ușor redus prin adoptarea unor sisteme ciclice închise, cu extracția și reinjecția finală a fluidului în același rezervor geotermal.

Aspectul economic al utilizării apei fierbinți încă reprezintă limitare pentru o răspândire mai largă în sectorul energetic. De fapt, beneficiul economic derivă din utilizarea sa prelungită, pe parcursul mai multor ani, cu costuri de operare reduse, deși investiția inițială poate fi considerabilă.

1.3. Utilizarea energiilor regenerabile

Tehnologiile energetice care folosesc resurse regenerabile produc relativ puține deseuri si poluanti care sa contribuie la ploile acide, smoguri urbane, sau probleme de sanatate si nu presupun costuri suplimentare pentru depoluarea mediului sau pentru depozitarea deseurilor. Sistemele energetice solare, eoliene si geotermale nu genereaza dioxid de carbon in atmosfera, iar biomasa absoarbe dioxidul de carbon cand se regenereaza si de aceea intregul proces de generare, utilizare si regenerare a biomasei conduce la emisiuni globale de dioxid de carbon aproapiate de zero.

2. Energia vantului.

2.1. Istoric

Energia eoliana este energia continuta de forta vantului ce bate pe suprafata pamantului. Exploatata, ea poate fi transformata in energie mecanica pentru pomparea apei, de exemplu, sau macinarea graului, la mori ce functioneaza cu ajutorul vantului. Prin conectarea unui rotor la un generator electric, turbinele de vant moderne transforma energia eoliana, ce invarte rotorul, in energie electrica. Poporul chinez a inventat moara de vant.

Egiptenii au fost poate primii care au folosit energia generata de vant atunci cand au navigat pe Nil in amonte, in jurul secolului IV i.Hr , urmati de multi altii. Aceasta fiind prima forma de transformare si utilizare a energiei eoliene. Energia eoliana, miscarea vaselor cu ajutorul vantului a fost principala metoda de transport pe apa in istoria umanitatii.

La 1000 de ani dupa Hristos vikingii au explorat si au cucerit nord atlanticul datorita energiei eoliene.

Cristofor Columb in 1492, ajutandu"se de puterea de propulsie a vantului el a fost primul care a reusit sa descopere America.

Peste secole vasele cu panze aveau sa domine marile si oceanele lumii, servind in principal transportului comercial, dar si in scopuri militare si stiintifice. Marile imperii ale erei noastre foloseau vasele cu panze pentru a controla si domina marile.

Romanii au folosit energia eoliana pasiva pentru vasta lor flota. Cateva vase erau atat de mari incat puteau transporta mii de tone de sau un numar foarte mare de pasageri, depinzand numai de marimea vasului si de comfortul pasagerilor.

Aceste vase cu panze sunt si astazi prezente pe apa, insa sunt construite cu echipamente moderne. Utilizarea lor este, insa, cu totul alta – fie ca vase sportive, fie ca ambarcatiuni de agrement.

Energia eoliana a fost exploatata pe uscat de cand prima moara de vant a fost construita in vechea Persie in secolul VII.

Aceste mori sunt facute din lemn si lut amestecat cu paie si pot suporta o viteză a vântului de 120km/h. Spre deosebire de tipul care mai târziu a devenit raspândit în vest, aceste mori de vânt aveau un ax vertical cu vele care se roteau pe suporturi orizontale. Pietrele de moara de la capatul inferior al axului macinau cerealele pentru a obtine faina.

In jurul secolului al XIV germanii au folosit energia eoliana pasiva pentru a scoate apa din campurile inundate cu un asa numit motor eolian iar în Olanda, pompe acționate de vânt erau

folosite pentru a drena suprafețe întinse

din delta Rinului.

Morile de vânt europene tipice aveau patru palete, unele aveau cinci și ocazional mai existau și cu șase. Morile de vânt europene, au fost folosite atat pentru macinarea de boabe cât si pentru taierea bustenilor, maruntirea tutunului, confectionarea hârtiei, presarea seminaelor de in pentru ulei si macinarea de piatra pentru vopselele de pictat.

La început morile de vânt europene erau capabile de a produce 25-30 kW de putere mecanică.

Morile de vânt americane pentru ferme se foloseau pentru pomparea de apă de la mare adâncime, fiind folosite în agricultura americană în vestul Statelor Unite.

Eficiența rotorului s-a dublat grație îmbunătățirilor paletelor- acum din metal- realizate de inginerul american Thomas Perry, la sfârșitul anilor 1800. Omul de afaceri american La Verne Noyes a construit cea mai de succes moară de vânt pentru ferme, grație unor palete de metal foarte speciale.

Aceasta s-a dovedit așa eficientă încât a revoluționat morile de vânt pentru ferme și se folosește și în zilele noastre.

Morile de vânt americane au rămas memorabile prin siguranța și eficiența lor în capacitatea de a pompa apă de la mare adâncime. Totuși ele produc aproximativ o zecime din puterea unei turbine eoliene echivalente ca mărime. Astfel ele nu sunt potrivite pentru generarea de electricitate.

Morile de vânt pentru ferme au fost în vogă în prima parte a sec. al 20-lea. Mai mult de 1 milion de asemenea mori sunt încă în funcțiune în lume.

Insa exploatarea pe scara larga a aparut abea in secolul XX, odata cu aparitia “morilor de vant” moderne – turbinele de vant ce pot genera o energie de 250 pana la 300 de kilovati.

Pentru ca vantul este o sursa de energie curata si interminabila, turbinele de vant sunt instalate in tarile dezvoltate si acolo unde intensitatea vantului permite puterii eoliane sa poata fi exploatata, pentru a suplini sursele traditionale de energie electrica, precum caldura degajata de arderea carbunilor.

Ele au evoluat ca putere pâna la 1500 KW (anul 1988), devenind în acelasi timp si loc de depozitare a materialelor prelucrate. Morile de vânt americane pentru ferme erau ideale pentru pomparea de apa de la mare adâncime.

Imbunatatirile aduse rotoarelor si elicelor, combinate cu o crestere a numarului de turbine instalate, a dus la o marire a puterii energiei eoliene cu circa 150% din 1990.

Turbinele eoliene moderne transforma energia vântului în energie electrica si tind sa aiba o putere instalata de 3 MW putere (cu inaltimi de circa 100 de metri si pale cu diametre de 45-60 de metri).

2.2Clasificare turbinelor eoliene

Turbinele eoliene pot fi clasificate dupa mai multe criterii, in continuare fiind  prezentate doar cateva dintre acestea:

Dupa puterea electrica furnizata :

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

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

Dupa directia de orientare a axei :

Turbine cu axa orizontala (cele mai raspandite- avand axa paralela cu directia vantului)

Turbine cu axa verticala (aflate in stadiu de cercetare- avand axa perpendiculara pe directia vantului)

Dupa modul de amplasare a paletelor :

In contra vantului (vantul intalneste intai paletele si apoi nacela) ” upwind”

In directia vantului (vantul intalneste intai nacela si apoi paletele) ”downwind”

Dupa numarul de palete :

Cu doua palete

Cu trei palete (cele mai raspandite).

Dupa locul de amplasare :

Amplasare terestra

Amplasare marina

Exista mai multe tipuri de eoliene. Se disting insa doua mari familii: eoliene cu ax vertical si eoliene cu ax orizontal. Indiferent de orientarea axului, rolul lor este de a genera un cuplu motor pentru a antrena generatorul.

2.3.Turbine eoliene cu ax vertical

Turbinele cu ax vertical sunt caracterizate printr-un ax de rotație poziționat vertical. Acestea nu necesită un sistem de orientare față de direcția vântului, putând prelua vântul din orice direcție, iar inerția de răspuns la schimbările bruște de vânt este mică. Turbinele cu ax vertical au de asemenea o bună performanță în curgerea turbulentă. Pilonii eolienelor cu ax vertical sunt de talie mica , avand inaltimea de 0,1-0,5 din inaltimea rotorului . Acesta permite amplasarea intregului echipament de conversie a energiei (multiplicator , generator ) la piciorul eolienei , faciliatand astfel operatiunile de intretinere.In plus , nu este necesara utilizarea unui dispozitiv de orientare a rutorului , ca in cazul eolienelor cu ax orizontal . Totusi , vantul are intensitatea redusa la nivelul solului , ceea ce determina un randament redus al eolienei , aceasta fiind supusa si turbulentelor de vant. In plus , aceste eoliene trebuiesc antrenate pentru a porni , pilonul este supus unor solicitari mecanice importante. Din aceste motive , in prezent , constructorii de eoliene s-au orienteat cu precadere catre eolienele cu ax orizontal.

Există două tipuri principale de turbine eoliene cu ax vertical, in funcție de principiul de funcționare:

a) Savonius:

Acest design se bazează pe principiul rezistenței aerodinamice (drag-type) – vântul “împinge” palele care au forma unor cupe, ceea ce implică limitări ale vitezei maxime de rotire posibile, care este întotdeauna egală sau mai mică decât viteza vântului. Aceste turbine au fost studiate, iar în literatură întâlnim numeroase articole care prezintă soluții tehnice ale conceptului de bază și performanțele acestora. Ceea ce au urmărit cercetătorii a fost obținerea unui coeficient de putere mai bun, deci a unei performanțe crescute. Din aceste studii putem realize faptul ca s-au obținut rezultate mult mai bune la configurațiile cu 2 si 3 pale, iar efectul creșterii numărului palelor este scăderea performanței.

b) Darrieus: are la bază principiul portanței (lift-type), palele au profil aerodinamic, deci este posibilă rotirea rotorului cu o viteză mai mare decât cea a vântului. Turbinele cu ax vertical sunt bazate pe principiul portanței, pot fi la rândul lor împărțite în mai multe soluții constructive:

Darrieus clasic: este cel mai întâlnit design de turbină Darrieus. Principalul avantaj al acesteia este forma palelor – Troposkein ideală – care induce încărcări minime pe pale și deci, pe structură. Ca variante, palele pot avea forme similare, simplificate: de forma unei parabole, a doua drepte și un arc de cerc. Este unită direct la capete de axul turbinei și poate avea sau nu bare intermediare de susținere, funcție de dimensiunile rotorului. Forma generică este aceea a unei “pale de mixer”.

Giromill: este o turbină cu palele drepte, articulate astfel încât să maximizeze energia extrasă din vânt, menținând curgerea aerului deasupra palei constantă în timpul rotației rotorului .

H-Darrieus: este o variantă a designnului clasic, care are palele paralele cu axul turbinei, diametrul rotorului rămânând constant de-alungul întregii inălțimi. Palele sunt legate în mijloc sau la capete de axul turbinei.

Darrieus sau H-Darieus cu Pale elicoidale: palele sunt rotite cu un anumit unghi (de regula 60 grade), astfel încât să asigure un moment cât mai uniform în timpul rotației .

2.4. Turbine eoliene cu ax orizontal.

Funcitonarea eolienelor cu ax orizontal se bazeaza pe principiul morilor de vant .

Cel mai adesea , rotorul acestor eoliene are trei pale cu un anumit profil aerodinamic , deoarece astfel se obtine un bun compromis intre coeficientul de putere , cost si viteza de rotatie a captorului eolian , ca si o ameliorare a aspectului estetic , fata de rotorul cu doua pale .

Eolianele cu ax orizontal sunt cele mai utilizate , deoarece randamentul lor aerodinamic este superior celui al eolienelor cu ax vertical , sunt mai putin supuse unor solicitari mecanice importante si au un cost mai scazut .

Exista doua categorii de eoliene cu ax orizontal :

Amonte : vantul sulfa pe fata palelor , fata de directia nacelei . Palele sunt rigide , iar rotorul este orientat , cu ajutorul unui dispozitiv , dupa directia vantului .

Aval : vantul sulfa pe spatele palelor , fata de nacela . Rotorul este flexibil si se auto-orienteaza .

Dispunerea amonte a turbinei este cea mai utilizata, deoarece este mai simpla si de cele mai bune rezultate la puteri mari : nu are suprafete de directionare, eforturile de manevrare sunt mai reduse si are o stabilitate mai buna. Palele eolienelor cu ax orizontal trebuiesc totdeauna, orientate in functie de directia si forta vantului. Pentru aceasta, exista dispozitive de orientare a nacelei pe directia vantului si de orientare a palelor, in functie de intensitatea acestuia. In prezent, eolienele cu ax orizontal cu rotorul de tip elice, prezinta cel mai ridicat interes pentru producerea de energie electrica la scara industriala.

3.Materiale utilizate in constructia eolienelor cu ax orizontal (trecut→prezent)

Notiunea de turbina este folosita pentru orice masina cu pale care transforma energia cinetica a unui fluid in lucru mechanic.In cazul in care se utilizeaza energia cinetica a vantului turbine capata denumirea de turbine de vant sau turbine eoliana.

Desi neregularitatea vantului presupune timp scurt de folosire a turbinelor eoliene , timp de miletii vantul a fost intens folosit de oameni , in special la sate.De exemplu, in multe sate din Portugalia , fiecare casa avea propria morisca eoliana folosita pentru pomparea apei potabile .

Se pare ca energia eoliana este prima energie menita sa o inlocuiasca pe cea umana , inceputurile folosirii sale fiind cu 4000 de ani in urma ,in perioada trecerii de la societratea de vanatori la cea de agricultori.Se pare ca primele moristi de vant erau prajini de lemn acoperite cu piei . Ulterior a aparut o mare diversitate de forme a turbinelor eoliene , in aceste forme oglindindu-se conditiile de viata si cultura ale diverselor popoare.Natiunile de navigator au gasit alte forme fata de cele continentale , cele asiatice altele decat cele europene ,etc . Renasterea a introdus forme complet noi , iar epoca noastra tehnico-stiintifica a dezvoltat constructii optimale.

De multe ori s-a spus ca primele mori de vant au aparut in Persia , dar fiind din lemn nu prea s-au pastrat urme ale lor . In ultimul timp insa , tot mai des se afirma ca cele mai vechi mori de vant au functionat acum 3000 de ani in Alexandria , partile lor inferioare fiind construite din piatra , conservandu-se pana azi .

Ele seamana cu nenumarate mori de vant de azi din zona mediterana . Cele 6-8 pale aveau panze triunghiulare , viteza de rotatie fiind de 20rot/min , iar axul elicei nu se putea roti dupa vant si nici nu era nevoie deoarece vantul avea directia constanta .

In insulele Mallorca , pentru a capta vantul ce nu avea directia constanta , se instalau mori in serie , fiecare fiind axul dirijat diferit , asigurandu-se astfel un randament mai mare.

In insulele Marii egee exista mori de vant care sunt constructii masive de paitra de acum 2000 de ani .Remarcabila este fixarea simpla a panzelor din punct de vedere static.

Acum 1500 de ani chinezii au construit primele lor roti de vant . Acestia foloseau turbine eoliene cu panze de catarg pentru pomparea apei de mare pentru a obtine sare. Pentru prima data apar la ei o turbine cu ax vertical , independent de directia vantului , dar avea randament mic.

Din 1727 dateaza si un desen chinezesc raprezentand o moara de vant de piatra cu acoperis rotator , probabil de origine europeana.

In tot domeniul de influenta arab s-au raspandit acelasi tip de mori de vant ,cele mai multe fiind in Creta , mai précis intr-o campie din Creta si azi mai sunt 6000 de mori de vant. Palele acestora erau din panza triunghiulare care faceau fata usor furtunilor .

In Europa centrala medieval , in secolul al XI –lea morile de vant atat de raspandite incat tineau de viata zilnica .Ele erau de doua tipuri :

-Moara germana , aparuta in 1400 , care se putea roti pe o capra , elicea avea 6 pale dreptunghiulare , confectionate la inceput din scanduri de lemn ,apoi din panza de catarg intinsa .

Cruciatii au raspandit aceste mori de vant din Ungaria pana in Rhodos de aceea ele s-au conservat si se pot intalni si azi.

Moara de vânt olandeză este mai perfecționistă decât cea germană , orientarea dupa vânt făcându-se mai ușor decât la acestea din urmă.

-Moara olandeza

Moara de vant a preocupat mult oamenii din Renastere si din perioada urmatoare , eliberarea elicei eolienei de directia vantului fiind unul din punctele esentiale ale studiilor si incercarilor lor.

In sec al XVII-lea s-au obtinut primele progrese importante ale turbinelor cu ax vertical , turbine capatand o roata care dirija vantul cat mai favorabil spre palele curbate. Ea se numea moara poloneza si a fost descrisa prima data in 1699 .

În 1829 într-un jurnal englezesc a apărut descrierea unei elice cu n pale care se deschideau și se închideau în timpul funcționării ca niște aripi de fluture. Buttenstandt a inventat o turbină eoliană cu 16 pale cu ax vertical care, cu ajutorul unui mecanism, se așează singură pe direcția vântului. Pentru ca randamentul ei să fie bun , erau necesare profile de pale moderne, de aceea turbina lui Buttenstandt este o alternativă a turbinelor americane .Bottom of Form

În America , cea mai veche moară de vânt a fost ridicată de spanioli în 1512 în statul Yucatan. În secolul al XVII – lea în California erau mori de vânt care lucrau pentru prelucrarea trestiei de zahăr .

După primul război mondial s-au construit multe astfel de turbine cu diametrul de 12 m si 15 kW folosite la producerea curentului electric, încălzit și pomparea apei potabile.

Ca aeromotor , elicea eoliană a fost folosită pentru scopuri foarte variate :

La mori de vânt

La pompe

La mecanizarea rugăciunii ( În Tibet, Mongolia și China)

La protecția plantelor împotriva maimuțelor și pisicilor sălbatice producând zgomote care sperie .

Secolul al XIX – lea s-a caracterizat aproape exclusiv prin îmbunătațirea formei palelor, răsucirea fiind deja bine înțeleasă. Francezul Duvand a incercat sa resolve problema curburii folosind opanze de forma aripilor de pasare. El a avut idea sa proiecteze pale care se roteau in jurul axei palei creand astfel premisele turbine modern . Scoaterea apei din mine s-a facut mult timp cu ajutorul pompelor puse in functiune de elice eoliene , aceasta pana la apartia masinilor cu abur. Cu toate acestea roata de vant a continuat sa fie folosita si perfectionata.

Astfel ,célèbre sunt contributiile danezului La Cour care in 1890 a obtinut , prin lucrarile sale in suflerii , valori constructive precise :

Înclinarea axei elicei trebuie sa fie de aproximativ 10 ș ;

Suprafata totala a palelor sa nu depaseasca o trime din suprafata discului elicei ;

Butucul elicei trebuia sa aiba o raza corespunzand unui sfert din lungimea palei.

Dupa primul razboi mondial Maiorul Bilon si prof. Albert Betz au dezvoltat pale mai bune pe baza studiilor de aerodinamica . Suprafetele plane ale palei lui La Cour au fost inlocuite prin altele avand profile de forma liniilor de current dublandu-se astfel puterea. Pentru a mari siguranța funcționarii la vanturi puternice si a mari viteza unghiulara s-a folosit carma de vas a lui Anton Flettner construita in 1923 .

Tot in secolul al XIX lea au aparut aparatele pentru masurarea vitezei vantului (anemometrele) , iar la sfarsitul acestui secol Savonius a cosntruit turbine cu ax vertical . Ea este folosita ca ventilator in locuinte , pe vapoare , in automobile. Dupa cel der al doilea razboi mondial a crescut interesul fata de turbinele eoliene infiintindu-se institute (specializate pentru cercetari in domeniul energiei eoliene si dispunand de diferite tipuri de turbine eoliene folosite pentru cercetare ) si construidu-se multe alte turbine pentru scopuri practice .

Pe masura ce instalatiile devin din ce in ce mai mari, iar rotoarele cresc si ele in dimensiuni pentru a se potrivi, materialele din care sunt fabricate palele de turbine eoliene tin pasul, cu design-uri, materiale si procese de fabricatie noi.

In zilele noastre, palele de rotor trebuie sa fie mai lungi si mai rigide pentru a extrage cat mai multa energie posibila de la vant, dar mai usoare raportat la lungimea per unitate, fara lucrari mari de intretinere si rezistente la deteriorari. Insumarea acestor obiective la cel mai scazut cost posibil inseamna cercetarea si utilizarea celor mai noi materiale in constructia de pale de turbine.

Cea mai mare provocare a momentului este probabil oprirea intr-un interval mai mare de timp, palele mai subtiri de turbine lovind turnurile cand sunt deviate de sarcina eoliana. Este nevoie de materiale compozite mai rigide, care trebuie sa fie in acelasi timp si mai usoare.

De peste trei ori mai rezistenta si mai rigida decat sticla, fibra de carbon este alternativa la plasticul armat cu sticla, folosit in mod obisnuit. Acest lucru ajuta designerii sa construiasca pale mai lungi, pastrand in acelasi timp rigiditatea necesara. Potrivit unui studiu, un design bazat pe fibra de carbon pentru o pala de 53 de metri lungime ar trebui sa fie cu 20% mai usor decat echivalentul sau in care s-a folosit plastic armat cu sticla.

Fibra de carbon

Fibra de carbon este considerată fibra cu un conținut de cel puțin 90% carbon. Pentru descrierea fibrei cu un conținut mai mare de 99% carbon se foloșeste termenul de fibră grafitică.

Aceasta fibră a apărut in 1957, Barneby-Cheney și National Carbon fiind primii producători de fibre în cantități mici însă. În 1961, au fost produse pentru prima dată fibre de carbon din fibre poliacrilonitrilice ( PAN) . În 1967. Rolls Royce a anunțat proiectul utilizării fibrelor de carbon la componentele unui motor cu reacție.

Astăzi , fibra de carbon este fibra cu cea mai mare răspândire în industria aerospațială . În ultimele două decenii, proprietățile fibrelor de carbon au crescut spectaculos ca rezultat al cererii de material cât mai rezistente și cât mai ușoare. Ca și raport rezistență-greutate, fibra de carbon reprezintă cel mai bun material ce poate fi produs la scară industrial în acest moment.

Capacitatea mondială de producție înregistrează o continuă creștere de la apariția materialului până în prezent , un salt spectaculos fiind înregistrat odată cu demararea proiectului Boeing 787 Dreamliner.

Compozite cu matrice metalică – cel mai frecvent se bazează pe aliaje de aluminiu, magneziu, titan sau cupru, în care se introduce fibre de bor, de carbon (grafit) sau ceramic ( de obicei de alumină sau carbură de siliciu)

Compozite “carbon-carbon” – cu matrice de carbon sau de grafit și armare cu fibre sau țesături de fibre de granit, sunt foarte scumpe, dar și incomparabile cu alte materiale prin reziatența la temperaturi înalte , cuplată cu densitatea mică și coeficient mic cu dilatare termică. Cele mai răspândite sunt compozitele armate cu fibre sunt fibra de carbon, fibra de sticlă și Kevlar-ul.

Grafitul

Grafitul sau plombagina este un mineral răspândit în natură ce face parte din categoria nemetalelor , fiind după diamante un element stabil datorită structurii simetrice de cu o compoziție chimică de Carbon pur cristalizând hexagonal , rar romboedric sau fiind sub formă amorfă. Grafitul are în structură cristale opace de culoare neagră, hexagonale, formă tabulară, solzoasă , sau bare.

Luciul fiind metalic la formele cristaline și mat la agreatele amorfe. Duritatea pe scara Mohs este între 1-2, densitatea 2,1-2,3 , având o urmă neagră cenușie.

Denumirea de plombagină este folosită și pentru a se face referire la un tip de hârtie acoperit cu grafit ce servește șa multiplicarea textelor. Obiectul mai este cunoscut și ca hârtie de indigo, denumire dată de culoarea caracteristică.

În grafitul cristalin există o structură de straturi paralele ( straturi bazale) , aceste straturi au legături covalente hexagonale între atomi ( o legătură stabilă) , în schimb două straturi alăturate sunt legate între ele prin legături ionice ( legături labile). Această modificare de legături prin schimbarea de direcție determină anizotropia grafitului , ce atrage după sine :

Clivajul perfect dintre straturi

Proprietățile de izolator termic și electric prin stratul bazal și conductibilitatea bună termică și electrică în lungul straturilor bazale

Fibra de sticlă

Fibra de sticlă este o sticlă carfe se prezintă sub formă de fibre fine, care se realizează din sticlă special. Fibrele de sticlă se folosesc drept cabluri de transmisie în telecomunicație, ca fibre textile , sau și ca material termoizolante și fonoizolante. Ele constituie unul dintre cele mai importante material de construcție , fiind rezistent la variații de temperatură , îmbătrânirea materialelor și la substanțe chimice aggressive . Fibrele de sticlă în amestec cu alte substanțe plastic măresc elasticitatea și rezistența mecanică a acestor material .

Materiale de armare

Armarea materialelor plastice are drept scop îmbunătățirea proprietăților fizico-mecanice ale acestora. Influența materialelor de armare asupra materialului plastic diferă în funcție de materialul ales , de modul de dispunere al acestuia, de proporția în care acesta este folosit precum și de măsura în care se realizează o bună aderență polimer-armătură.

Alegerea materialului de armare corespunzător scopului propus impune cunoașterea condițiilor pe care acesta trebuie să le îndeplinească:

Rezistențe la tracțiune , la încovoiere și la șoc , sensibil mai mari decât cele ale matricei pe care le armează

Modul de elasticitate mai mare decât al matricei

Rezistență chimică față de matrice

Formă corespunzătoare necesităților

Suprafața la care matricea să adere cât mai bine

Cele mai utilizate elemente de armare sunt : fibrele de sticlă , fibrele de carbon , fibrele de azbest, fibrele de silice , fibrele de cuarț , fibrele de bor , fibrele de grafit .

Un material compozit stratificat și armat cu fibre se obține prin lipirea mai multor lamine ( straturi) cu orientări diferite ale fibrelor. Dacă două sau mai multe lamine successive au aceeași orientare a fibrelor , ele formează un grup de lamine .

Vopsea antistatică

Vopsea epoxidică bicomponentă, conductivă, fără conținut de solvenți , emulsionată cu apă, semimată, colorată pentru sigilarea suprafețelor cu încărcare electrostatic redusă. Recomandată la interior pentru realizarea covoarelor reactive conductive electrostatic în domenii precum industria electronic , hale de fabricație , ateliere, vopsitorii, camera de calculatoare , depozite de solvenți , de material explosive sau de chimicale.

4.Metode de investigare

4.1.Investigarea materialelor folosite la constructia eolienelor cu ax vertical

4.1.1 Fundatia

Tipul corespunzător de fundație se va alege ținând cont de condițiile geologice și climatice ale zonei. Fundația va fi realizată din beton armat cu oțel .

Pentru realizarea fundației este necesară executarea unei excavații până la o adâncime adecvata. Unghiul de înclinare al săpăturii trebuie adaptat condițiilor concrete ale solului.

4.1.2 Turnul de susținere

Turnul de susținere este de tip tubular, realizat din oțel sau beton , are rolul de a susține rotorul și nacela turbinei eoliene și de a permite accesul prin interior în vederea exploatării și executării operațiilor de întreținere , mentenanta , respectiv reparații.

4.1.3 Nacela

Nacela ilustrează carcase în care sunt aflate elementele din care este formată turbina. Aceasta este plasată în capătul turnului. Nacela protejează componentele turbinei eoliene, care se montează în interiorul acesteia și anume : arborele principal, multiplicatorul de turație , dispozitivul de frânare , arborele de turație ridicată , generatorul electric, sistemul de răcire al generatorului electric și a sistemului de pivotare.

Pe partea superioară a nacelei pot fi instalate instrumente pentru urmărirea direcției (girueta) și vitezei vântului (anemometru). La schimbarea direcției vântului, girueta poate comanda automat intrarea în funcțiune a sistemului de pivotare a turbinei. Anemometrul 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.

4.1.4 Butucul rotorului

Are rolul de a permite montarea paletelor turbinei și este montat pe arborele principal al turbinei eoliene. Paletele turbinei sunt fixe în raport cu butucul rotorului.

4.1.5. Paletele rotorului

Sunt unele dintre cele mai importante componente ale turbinelor eoliene și împreună cu butucul alcătuiesc rotorul turbinei. Palele sunt realizate pe baza profilelor utilizate în industria aeronautică, din materiale compozite, care să asigure simultan rezistență mecanică, flexibilitate, elasticitate și greutate redusă. Uneori se utilizeaza la constructia paletelor si materiale metalice sau chiar lemnul.

4.1.6. Sistemul de orientare al turbinei eoliene, are rolul de a permite orientarea turbinei după direcția vântului. Componentele principale ale acestui sistem sunt motorul de pivotare si elementul de transmisie 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 girueta. El asigură orientare eolienei și 'blocarea' acesteia pe axa vântului, cu ajutorul unei frâne. Nacela conține generatorul electric asigurând și o protecție mecanică.

4.1.7. Invertorul este un dispozitiv care face conversia curentului continuu (DC) în curent alternativ(AC) asigurând calitatea frecvenței de 50 de Hz .

4.1.8. Transformatorul modifică tensiunea primită de la invertor (joasă tensiune) într-o valoare ridicată  pentru distribuirea acesteia în rețele de medie (20 kV) sau inaltă tensiune (110 kV). În fig 2.7 este prezentat un transformator de medie tensiune 20kV/0,4 kV.

4.1.9.   Arborele principal si cel secundar. Arborele principal se mai numește arborele lent, deoarece el se rotește cu viteze de ordinul a 20 – 40 rot/min. Prin intermediul multiplicatorului, el transmite mișcarea, arborelui secundar. Arborele secundar antrenează generatorul electric, sincron sau asincron, ce are una sau două perechi de poli. El este echipat cu o frână mecanică cu disc (dispozitiv de securitate), care limitează viteza de rotație în cazul unui vânt violent.

4.1.10. Arborele de turatie ridicata

Regăsit și sub denumirea de arbore secundar sau cuplaj, transmite mișcarea de la multiplicatorul de turație la generatorul electric. Turația acestui arbore, ca și cea a generatorului electric, are valori între 1200…1800 rot/min.

4.1.11. Multiplicatorul de turatie cu roti dintate

Mărește turația de la valoarea redusă a arborelui principal, la valoarea ridicată de care are nevoie generatorul de curent electric. El se montează pe arborele principal.

4.1.12. Dispozitivul de frânare

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

4.1.13. Generatorul electric

Are rolul de a converti energia mecanica a arborelui de turatie ridicata al turbinei eoliene, in energie electrica. Spirele rotorului se rotesc in campul magnetic generat de stator si astfel, in spire se induce curent electric. Exista atat generatoare electrice care furnizeaza curent continuu cat si generatoare electrice cu curent alternativ intr-o gama extrem de variata de puteri.

4.1.14  Sistemul de racire al generatorului electric preia excesul de căldură produs în momentul funcționării acestuia. Răcirea este realizată 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 sa funcționeze cu apa de răcire, caz în care există un circuit suplimentar pentru răcirea apei.

4.1.15.  Anemometrul

Este un sistem complet pentru măsurarea și înregistrarea cu precizie a vitezei vântului. Astfel la 4-5 m/s turbina pornește, la 20-25 m/s intră in regim nominal unde dacă viteza depășește cu mult 25 m/s se acționează frâna pentru a preveni avarierea instalației. Înainte de construirea turbinei trebuie să se studieze viteza vântului pe cel puțin o perioadă de 6 luni, si pentru acesta trebuie ca anemometrul fiind amplasat la înălțimea viitoarei turbine.

Paratrăznetul asigura protecția turbinei eoliene contra trăznetelor și a fulgerelor, astfel convertorul se întrerupe pentru circa 3 minute, datele fiind revizuite și analizate permanent.

4.2. Caracterizarea functionalității modelului experimental .

Biomimetica este imitarea sau inspirarea de modele, sisteme și elemente ale naturii în scopul de a rezolva probleme complexe. Natura a reprezentat o sursă de inspirație pentru inventatori, artiști, poeți și arhitecți de-a lungul timpului. Antoni Gaudí, afirma că "originalitatea înseamnă întoarcerea la origini", mediul înconjurător a fost muza a nenumărați creatori.

Pornind de la aceasta teorie ,am luat drept model frasinul , un gen de plante din familia Oleaceae, originar din regiunile temperate ale emisferei nordice. Cuprinde circa 65-75 specii de arbori și câteva de arbuști. Specia comună în Europa, răspândită și în România, este Fraxinus excelsior.

Atinge înălțimea de 40 metri. Tulpina sa prezintă în partea tânără scoarță de culoare cenușie-verzuie, iar la bază culoare cenușiu-negricioasă. Are frunze imparipenate, compuse din 7-13 foliole sesile. Înflorește în luna aprilie, înainte de apariția frunzelor.

Frasinul crește relativ repede și produce un lemn foarte valoros pentru industria mobilei și pentru industria materialelor sportive. Scoarța și frunzele sale își găsesc întrebuințări în medicina naturistă.

M-am inspirat de la florile si frunzele acestuia pentru realizarea unui model experimental din materiale accesibile pentru o eoliana multipala cu ax orizontal.

Initial am vrut sa maresc florile acestui arbore de 10-12 ori dar am decis sa il subtiez spre baza si sa fie mai aerodinamic pentru o mai buna taiere a aerului

Palele turbinei vor avea o lungime de 190-200 mm , latime de 35 mm si grosime de 10mm .

Pentru confectionarea palelor voi folosi fibra de sticla si chit de finisare pentru modelarea formei. Acestea vor fi in numar de 6 pentru ca supreafata descrisa de elice in rotire sa produca o cantitade de energie electrica mai mare .

Materiale folosite pentru realizarea modelului experimental :

-textolit ,

-tesatura din fibra de sticla,

-rasina ,

-întăritor ,

– chit de finisare ,

– foi abrazive pentru șlefuire manuală (granulație 120-240-800mm ) ,

-sârmă electrod 3.25 ,

-recipient pentru amestecul soluțiilor ,

-pensula ,

-cleste ,

-foarfece ,

vopsea si lac .

Am început prin a tăia placa de textolit , după șablonul alăturat și am realizat 6 matrițe pentru palele de eoliană. La baza fiecărei matrițe am decupat o secțiune pentru a introduce sârma de electrod.

Matrita s-a invelit intr-un strat de fibra de sticla peste care am pus rasina .

Dupa 30 de minute , timp in care rasina s-a uscat , am inceput sa aplic chitul pentru umplerea formei palei .

A urmat procesul de slefuire a palelor pentru a le realize profilul , folosind foi abrasive , intai cu granulatie 120 , apoi 240 si in cele din urma 800 pentru a le finisa .

In timpul procesului palele au fost cantarite pentru ca in final acestea sa aiba aceasi greutare.

Apoi palele au fost vopsite cu spray alb .

Dupa ce vopseaua s-a uscat , am acoperit palele cu o rola adeziva de hartie lasand varfurile descoperite pentru a fi vopsite ulterior cu spray rosu .

Iar in ultima faza am aplicat un strat de lac .