Szélenergia

A szélenergia tulajdonképpen a Nap energiájából származik, keletkezési körülményeit tekintve megújuló energiaforrásnak számít. A földfelszínt érő napsugárzás erőssége nem mindenütt egyforma. Ennek eredményeként a Földön mindig vannak olyan helyek, amelyek felett eltérő hőmérsékletű nagy légtömegek helyezkednek el. A hőmérséklet-különbég azt eredményezi, hogy a levegő sűrűségében és nyomásában is különbségek keletkeznek. A nyomáskülönbségek hatására a légkörben áramlás indul meg, s ez mindaddig fennmarad, amíg a hőmérséklet-különbségek - s ezzel természetesen a sűrűség- és nyomáskülönbségek is - ki nem egyenlítődnek. Így jönnek létre Földünkön a szelek.

A szélsebesség két fő tényezőtől függ: az egyik az, hogy mekkora légtömegek között áll fenn a hőmérséklet-különbség. A szél annál hevesebb, minél nagyobb ez a különbség, és minél nagyobb légtömegek hőmérséklete tér el egymástól. A szelek sebessége természetesen eltérő. Az enyhe légmozgástól az óránként 100 kilométeres sebességet is meghaladó, száguldó viharokig, gyakorlatilag minden szélsebesség előfordul. Ez különlegesen megnehezíti a szélenergiai berendezések tervezését és gyártását, hiszen a viharos sebességű szelek a hasznosító berendezésekben is károkat okozhatnak. Ezért a modern szélerőműveket úgy kell megszerkeszteni és megépíteni, hogy a konstrukció önműködően védelmet nyújtson a viharkárok ellen. A szélenergia felhasználásával kapcsolatos további nehézség azzal függ össze, hogy a szeleknek nemcsak a sebessége, hanem az iránya is változik.

A szélben rejlő energia átalakítása

A különféle sebességekkel áramló levegő mozgási energiájánál fogva képes munkavégzésre. Ez a munkavégző képesség azonban a gázok áramlási törvényei alapján nem közvetlenül a kinetikus energiával, vagyis az áramló légtömegek sebességének négyzetével, hanem a sebesség harmadik hatványával arányos. Alapvetően a szél kinetikai energiája mozgási vagy villamos energiára alakítható át a konvertáló berendezésekben (szélerőgépekben). A század elején és azt megelőzően a nyert mechanikai energiát közvetlenül malmok és egyéb gépek, berendezések meghajtására használták. Napjainkban elsősorban a szivattyúk hajtása jöhet számításba, amelyekkel víztárolókat töltenek fel, vagy légtartályokat feltöltő légsűrítő berendezéseket hajtanak. Az így tárolt energiát a későbbiekben fel lehet használni pl. olajmotorok, vízturbinák vagy különféle légmotorok hajtására.
A szélerőművek másik változatánál kinetikai, majd mechanikai energiát a szélerőműben villamos energiává alakítjuk át. Az előállított villamos energiatárolásnak különféle lehetőségei vannak: a leggyakoribb akkumulátoros tárolás, ismert az elektrokémiai lehetőség, vagyis hidrogén előállítása hidrolízissel majd a hidrogén tárolása, felhasználása belsőégésű motorok hajtására, fűtésre. Fejlesztés alatti megoldás, amikor ismételten elektromos energiát állítunk elő belőle üzemanyagcellák felhasználásával.

Az ipari méretű villamosenergia-termelés szélenergiából azt jelenti, hogy a megtermelt energiát rátápláljuk a közcélú elosztóhálózatra, ezzel a szélerőmű szerves része lesz a hálózatot tápláló erőműrendszernek.

A szélenergia kitermelésének modern formája a szélturbina lapátjainak forgási energiáját alakítja át elektromos árammá. A szélturbinákat ma már ipari méretekben, nagy csoportokban is felhasználják szélfarmjaikon a nagy áramtermelők, de nem ritkák a kis egyedi turbinákat működtető telepek sem. Nagy előnyük, hogy nem környezetszennyezőek és alkalmasak hálózatba integrálható elektromos áram termelésére.
A szélturbinák közös jellemzője a magas műszaki színvonal, a rendkívül megbízható működés és a csekély karbantartási igény. A jelenlegi gyors növekedés ellenére a szélenergia jövője koránt sem garantált. Bár már több mint 50 országban van szélerőmű, a fejlesztések leginkább csak néhány országnak köszönhetőek (Németország, Spanyolország és Dánia). A többi országnak még nagyon sokat kell tennie szélenergiai iparuk fejlesztésében. Az energiatermelés korszerűsítése olyan megoldást igényel, amely hosszú távon biztosítja a szükséges energiaigényt, miközben megőrzi a természeti és táji értékeket és területeket.

A szélenergia ipar napjaink legdinamikusabban fejlődő megújuló energiát alkalmazó technológiája. Az elv viszonylag egyszerű, a mozgó légtömegekből forgási energiát nyerni, majd generátorokkal ebből villamos energiát termelni. A szélenergia kifogyhatatlan energiaforrás és teljesen ingyen van.

Ezt a fajta tiszta energiát jelenleg még nem használjuk ki teljes mértékben. A szélenergiából családi házaknál, kis szélgenerátor segítségével lehet kinyerni az elektromos áramot. Nagyobb teljesítményt a szélturbina és szélerőmű tud előállítani. A magas műszaki színvonal, a rendkívül megbízható működés és a csekély karbantartási igény, a közös jellemzője a szélgenerátor, szélturbina, szélerőmű rendszereknek.

A szél időben változó intenzitású energiaforrás, ezért nagy jelentősége van a helyszínen végzendő szélméréseknek és a kapott eredmények megfelelő kiértékelésének. Szélgépet csak olyan helyen érdemes telepíteni, melynek környezeti viszonyai és domborzati fekvése megfelelő szélenergia kinyerésére, hiszen a domborzat és a különböző tereptárgyak nagymértékben befolyásolják a szél áramlását. A mérések alapján felvett időben változó szélenergia áramok pontos leírásához, elemzéséhez statisztikai módszerek szükségesek. Az így kapott eredmények már kellő információval szolgálnak a szükséges berendezések kiválasztásához és üzemeltetéséhez is.

A szélenergia alkalmazásának előnyei:

  • telepítése egyszerű és gyors,
  • a telepítési költségek hamar megtérülnek,
  • kimeríthetetlen és ingyenes energiaforrás,
  • felügyelet nélkül működnek, nem igényelnek üzemanyagot,
  • élettartalmúk 20-25 év,
  • környezetbarát,
  • karbantartása elhanyagolható, a tartóoszlopot érdemes évente felülvizsgálni.

A szélmotorokat a mezőgazdaságban a víz szivattyúzására, illetve haszon járművek, gépek működtetésére is alkalmazzák. A szivattyúkat hajtó belső égésű motorok energia igénye jelentős. Ezért, ahol állandó szélmozgás van és nincs hálózati villamos energia, szélmotorral hajtott szivattyúk alkalmazása a leggazdaságosabb.

Oszd meg a barátaiddal:

Cikkek

x
OLVASD EL!