Energija vjetra je električna energija koja nastaje kada lopatice spojene na turbinu koriste kinetičku energiju vjetra za okretanje rotora. Kada inženjeri postavljaju lopatice, osiguravaju da lopatice budu na putu vjetra. Tako ih vjetar pomiče dok pokušava proći. Iako to možda nije očito, energija vjetra povezana je sa sunčevom energijom. Web stranica usredotočena na očuvanje energije, Conserve-energy-future.com, objašnjava ovu vezu: “Vjetar je uzrokovan neravnomjernim zagrijavanjem Zemljine površine od sunca. Kada se zagrije, vrući zrak se diže, a hladan struji kako bi zauzeo njegovo mjesto.”

Što se tiče proizvodnje električne energije iz energije vjetra, američka uprava za energetske informacije (EIA) objašnjava da “vjetar struji preko lopatica stvarajući uzlet (slično učinku na krilima aviona), što uzrokuje okretanje lopatica.” Dodajući da su “Oštrice spojene na pogonsku osovinu koja okreće električni generator, koji proizvodi (generira) električnu energiju.”

Povijest energije vjetra

Upotreba vjetra za proizvodnju energije datira tisućama godina unazad. Na primjer, EIA kaže da su ljudi koristili energiju vjetra za pogon čamaca već 5.000 godina prije Krista. EIA također izvještava da su “do 200. godine prije Krista u Kini korištene jednostavne pumpe za vodu na vjetar, a vjetrenjače s oštricama od pletene trske mljele su žito u Perziji i na Bliskom istoku.” Tijekom stoljeća energija vjetra će ostati važan izvor energije za crpljenje vode iz podzemnih jezera, mljevenje žitarica i rezanje drva u pilanama.

Iako je upotreba vjetropumpa i turbina opala kako je električna energija postala dostupna većem broju ljudi u 1930-ima, energija vjetra će doživjeti povratak u 70-ima. Prema EIA, to je rezultat nestašice nafte u tom razdoblju, što je prisililo vlade da ulažu u druge oblike energije. Rastuća svijest o štetnim učincima na okoliš povezanim s korištenjem fosilnih goriva u 21. stoljeću potaknula je gotovo svaku vladu na planetu da počne podržavati napore da se odmakne od spaljivanja fosilnih goriva za proizvodnju električne energije. To je dovelo do proliferacije vjetroelektrana kako u unutrašnjosti tako i na moru.

Vjetroturbine postaju sve veće

Za proizvodnju električne energije iz vjetra ključne su vjetroturbine. Svaka turbina može imati čak 8000 dijelova, a klizni prstenovi su neke od najkritičnijih komponenti. Kada pogledate sliku vjetroturbine, teško je razumjeti koliko su ti strojevi veliki. Energy.gov daje predodžbu o tome koliko su ove strukture visoke: “Lopatice vjetroturbina u prosjeku su dugačke gotovo 61 metar, a tornjevi turbina prosječno su visoki 90 metara — otprilike u visini Kipa slobode.”

Iako su današnje vjetroturbine već masivne, čini se da najveću još nismo vidjeli. Chris Baraniuk piše za BBC i objašnjava zašto divovske turbine pomiču granice mogućnosti. Baraniuk izvještava da “Vjetroturbine postaju sve veće – i to se događa brže nego što je gotovo itko predvidio.” Kaže da će Vestas, danski proizvođač vjetroturbina, instalirati “vjetoturbinu od 15 megavata (MW) koja će biti dovoljno snažna da opskrbi strujom otprilike 13.000 britanskih domova”. Ali što potiče tvrtke da žele proizvoditi veće vjetroturbine? Baraniuk ima odgovor: jeftinije je, u smislu vremena i troškova, instalirati veću strukturu s jednom bazom i proizvesti 14 MW snage nego instalirati dvije osnovne strukture za dvije turbine koje proizvode po 7 MW.

Najveća vjetroturbina na svijetu

Dok se tvrtke koje se bave vjetroturbinama utrkuju u izgradnji najvećih vjetroturbina ikad viđenih, danas taj naslov pripada kineskoj tvrtki MingYang Smart Energy. Kako navodi CNBC, tvrtka tvrdi da njezina turbina ima “visinu od 264 metra, promjer rotora od 242 metra i duljinu lopatice od 118 metara.” CNBC također izvještava kako je “tvrtka MingYang rekla da će turbina imati kapacitet od 16 megavata i moći proizvoditi 80.000 megavat-sati električne energije godišnje, što bi bilo dovoljno za napajanje više od 20.000 kućanstava.” U SAD-u su najveće vjetroturbine na otoku Oahu na Havajima. Dvije lopatice koje pokreću ove turbine imaju zajedničku duljinu od 122 metra i nalaze se na tornju visokom 20 katova.

Opasnost za divlje životinje

Kako vjetroturbine postaju sve veće, tako raste i zabrinutost zbog njihovih štetnih učinaka na divlje životinje, posebno ptice. Što se tiče ovih štetnih učinaka, Energy.gov kaže: “Kao i kod svih opcija opskrbe energijom, energija vjetra može imati štetne utjecaje na okoliš, uključujući potencijal smanjenja, fragmentacije ili degradacije staništa za divlje životinje, ribe i biljke. Osim toga, lopatice turbine koje se okreću mogu predstavljati prijetnju letećim divljim životinjama poput ptica i šišmiša.” Ako još uvijek niste uvjereni da bi lopatice vjetroturbina mogle biti opasne za ptice i druge leteće divlje životinje, vjerojatno neslutite kojom se brzinom kreću. Vrhovi oštrica mogu se kretati brzinom do 290 km/h. Ovo je brže od najveće brzine većine automobila. No, brzina turbine se kontrolira kako se ne bi prebrzo kretala i oštetila sustav.

Uloga kliznih prstenova u vjetrenjačama 

Jedna od najvažnijih komponenti vjetroturbina su klizni prstenovi. Digitalni resurs koji cilja profesionalce uključene u ciklus vjetroelektrane, Windpowerengineering.com, definira klizni prsten kao “čvrstu žičanu četku od metala i grafita ili plemenitog metala, koja dodiruje vanjski promjer rotirajućeg metalnog prstena”. Klizni prstenovi imaju važnu ulogu u vjetroturbinama. Njihova je primarna uloga osigurati put za prijenos energije između pokretnih i statičkih dijelova vjetroturbine. Osim što olakšavaju prijenos energije, klizni prstenovi također prenose signale između različitih dijelova sustava za proizvodnju energije vjetroturbina. Prema Windpowerengineering.com, “dok se prsten okreće, električna struja ili signal provode se kroz četku do metalnog prstena koji povezuje.”

Energija vjetra sve poželjnija diljem svijeta

Energija vjetra najveći obnovljivi izvor energije u zemljama poput SAD-a jer je zaliha vjetra u zemlji u izobilju i ne može se iscrpiti. Drugi razlog je što se vjetroelektrane mogu graditi na postojećim farmama ili rančevima. Energy.gov izvještava da je SAD instalirao gotovo 17 GW novih vjetroelektrana u 2020. godini, čime je ukupna snaga iznosila gotovo 122 GW. Da bismo razumjeli što to znači u svakodnevnom jeziku, 1 GW može osvijetliti 110 milijuna LED dioda.
Projekti vjetroelektrana također imaju neizravan doprinos gospodarstvu SAD-a. Na primjer, industrija zapošljava više od 120.000 radnika. Poljoprivrednici koji svoje zemljište stavljaju na raspolaganje za vjetroelektrane također dobivaju godišnje zakupnine od oko 3.000 USD/MW kapaciteta turbine.

Globalno, Bloomberg.com izvještava da je svijet potrošio nešto više od 500 milijardi dolara na obnovljive izvore energije u 2020. Europa je uložila 43 milijarde eura u nove vjetroelektrane usred pandemije 2020. Ovo ulaganje omogućilo bi instaliranje 20 GW novih kapaciteta u sljedećih nekoliko godina. U SAD-u nije iznenađujuće da Teksas vodi u proizvodnji električne energije pomoću energije vjetra. Izvještavajući za Scientificamerican.com, Robert Fares piše da Teksas ima više nego dvostruko veći kapacitet proizvodnje vjetra od bilo koje druge države. Na globalnoj razini, Kina prednjači kada je riječ o proizvodnji najviše električne energije iz vjetroelektrane. Godine 2019. proizvela je 236.402 MW. SAD slijedi Kinu sa 105.466 MW. Sedam zemalja u Europi postiglo je odlične rezultate po pitanju energije iz vjetroelektrana, uključujući 41% proizvodnje u Danskoj, 28% u Irskoj, 24% u Portugalu, 21% u Njemačkoj i 19% u Španjolskoj.

Budućnost energije vjetra

Tijekom godina tehnologija energije vjetra brzo je napredovala. Moderne vjetroturbine su pouzdanije, isplativije i povećale su svoju veličinu na više megavata snage. Osim onoga što smo već vidjeli, osmišljavaju se nove inovativne tehnologije. Na primjer, Kalifornijski institut za tehnologiju navodi da su „inženjeri u ranoj fazi stvaranja vjetroturbina u zraku čije komponente plutaju plinom poput helija ili koriste vlastitu aerodinamiku da ostanu visoko u zraku, gdje vjetar je jači.

Izvor: www.buyslipring.com