Ce este energia eoliană și cum funcționează o turbină eoliană?
România are un mare potențial în extinderea producției de energie eoliană, cu posibilitatea de a deveni lider regional. Turbinele eoliene contribuie deja cu 13% la mixul energetic național, iar dezvoltarea parcurilor offshore în Marea Neagră, singura mare europeană fără turbine, ar reduce dependența de combustibili fosili și ar întări securitatea energetică a țării.
Ce este energia eoliană?
Energia eoliană, una dintre cele mai vechi și utilizate forme de energie regenerabilă, transformă forța vântului în electricitate. De la primele mori de vânt din Persia antică până la turbinele moderne, oamenii au valorificat puterea vântului pentru diverse scopuri, inclusiv pentru generarea curentului electric.
Deși mult timp alte surse, precum hidroenergia și combustibilii fosili, au fost preferate, energia eoliană câștigă teren datorită potențialului său de a oferi o soluție sustenabilă cu o amprentă de carbon redusă pentru nevoile energetice globale.
Cum se produce energia eoliană?
Energia eoliană se produce prin captarea energiei cinetice a vântului cu ajutorul turbinelor eoliene.
- Energia eoliană se obține prin turbinele eoliene, care transformă energia vântului în electricitate. Aceste turbine folosesc palele pentru a capta energia cinetică a vântului, pe care o transmit rotorului.
- Componentele principale ale unei turbine includ rotorul, axa rotorului și generatorul. Palele rotorului se rotesc atunci când vântul suflă, transmițând energia către axa rotorului. Axa rotorului la rândul său conectează rotorul la generator, transformând mișcarea de rotație în energie mecanică. În final, generatorul, un dispozitiv care funcționează pe principiul inducției electromagnetice, convertește energia mecanică în curent electric.
- Turbinele moderne încep să producă energie când vântul atinge viteze de 12-25 km/h. Curentul generat poate fi trimis în rețeaua publică, stocat în acumulatori sau utilizat imediat, oferind o sursă flexibilă și sustenabilă de energie.
Energia eoliană - Tipuri
Există trei tipuri principale de energie eoliană diferențiate nu după vitea vântului ci după modul în care turbinele sunt conectate la rețea și utilizate. Hai să le explorăm pe rând.
Instalații eoliene cu dimensiuni relativ reduse |
|
Instalații eoliene la scară utilă |
|
Instalații eoliene offshore |
|
Energia eoliană în România
România este un jucător important în energia eoliană din Europa de Est
Centralele eoliene reprezintă al doilea mare producător de energie electrică în țara noastră, iar România are un potențial imens pentru energie verde. În 2023, hidrocentralele erau încă pe primul loc, producând 2.270 MW, adică aproape 26% din energia electrică totală a țării. Dar energia eoliană nu este departe, cu 2.096 MW produși, echivalentul a trei reactoare nucleare de la Cernavodă.
Energia eoliană - Beneficii și provocări
Fie că vorbim despre turbine mici pentru uz personal, ferme eoliene la scară largă sau parcuri offshore, fiecare tip de energie eoliană are un rol important de jucat. Cu avantajele sale evidente și cu provocările ce pot fi gestionate, energia eoliană este un pilon central în tranziția către surse de energie mai verzi și mai curate.
Avantaje | Dezavantaje |
|---|---|
| ✅ Energie curată Energia eoliană nu produce emisii de dioxid de carbon, iar producerea energiei eoliene nu implică generarea de deșeuri. | ❌ Producție variabilă Energia eoliană depinde de puterea și constanța vântului, care pot varia. |
| ✅Resursă inepuizabilă Atâta timp cât bate vântul, putem produce energie eoliană. | ❌Impact vizual și auditiv Turbinele pot fi considerate inestetice și pot produce zgomot, ceea ce poate deranja comunitățile locale. |
| ✅Durată lungă de viață Turbinele eoliene au o durată de viață de 20-25 de ani și necesită doar mentenanță minimă. | ❌ Costuri inițiale Instalarea turbinelor eoliene implică costuri inițiale mari, deși acestea sunt compensate pe termen lung prin economiile realizate. |
| ✅Costuri reduse de scoatere din funcțiune Spre deosebire de centralele nucleare, unde scoaterea din funcțiune poate fi extrem de costisitoare, generatoarele eoliene au costuri minime de deconectare și pot fi reciclate integral la sfârșitul duratei lor de viață. | ❌ Impactul asupra ecosistemelor Există preocupări legate de impactul turbinelor asupra ecosistemelor, dar alte surse de energie, cum ar fi centralele pe cărbune, sunt mult mai dăunătoare pentru mediu. |
Turbina eoliană - Principiile de bază de funcționare
Sistemul eolian este destul de simplu. Turbina are un rotor cu pale montate pe un ax orizontal sau vertical. Când vântul învârte palele, acestea pun în mișcare un generator electric. Sistemul mecanic include și un multiplicator de viteză, care crește viteza de rotație între rotor și generator, asigurând producerea de electricitate.
Tipuri de Turbine Eoliene
- Cu ax vertical - Palele sunt montate vertical și pot capta vântul din orice direcție.
- Cu ax orizontal - Palele sunt montate orizontal și trebuie aliniate cu direcția vântului.
Indiferent de tip, rolul axului este de a angrena un cuplu motor pentru a pune în mișcare generatorul.
Turbine eoliene mai mari = eficiență mai mare
Dacă paletele rotorului unei turbine au o lungime dublă, turbina captează de patru ori mai mult vânt, nu doar de două ori. Aceasta se întâmplă deoarece suprafața cercului format de paletele rotorului crește exponențial, fiind proporțională cu pătratul lungimii paletelor. Astfel, turbinele mari pot transforma mult mai eficient energia cinetică a vântului în electricitate, contribuind semnificativ la producția de energie verde.
- Turbina eoliană - Din ce este compusă?
- Turnul metalic - este structura înaltă care susține turbina eoliană și permite accesul pentru întreținere și reparații. Turnul trebuie să fie suficient de robust pentru a rezista la vânturi puternice și include scări de acces și cabluri de distribuție a energiei.
- Fundația - este crucială pentru stabilitatea turbinei. Este construită din beton și ancorează întreaga structură, asigurându-i integritatea chiar și în condiții meteorologice severe.
- Nacela - este carcasa care protejează componentele interne ale turbinei, cum ar fi:
- 🟢 Arborele principal - Transferă energia de la rotor la generator.
- 🟢 Multiplicatorul de viteză - Crește viteza de rotație pentru a optimiza producția de energie.
- 🟢 Generatorul - inima turbinei, transformând energia mecanică în curent electric. Generatoarele moderne sunt în principal de curent alternativ (AC), datorită eficienței lor ridicate.
- 🟢 Sistemul de frânare - Asigură oprirea sigură a turbinei în caz de vânturi excesiv de puternice sau defecțiuni.
- 🟢 Senzorii și controlorii electronici - Monitorizează și ajustează funcționarea turbinei.
- Palele turbinei - Palele sunt esențiale pentru captarea energiei vântului. Acestea sunt fabricate din materiale compozite, ușoare și rezistente, similare celor folosite în industria aeronautică. Designul lor eficient permite o captare optimă a energiei vântului.
- Bateriile de stocare - Pentru a utiliza energia eoliană în mod continuu, chiar și atunci când nu bate vântul, energia produsă este stocată în baterii. Aceste baterii asigură alimentarea constantă cu electricitate, permițând utilizarea energiei verzi în orice moment.
Energie curată!
Extinderea producției de energie eoliană offshore
Până la sfârșitul lunii iunie 2025, Guvernul va decide care zone din Marea Neagră pot fi folosite pentru parcuri eoliene offshore ținând cont de restricțiile de mediu, pe baza unui studiu realizat de Ministerul Energiei. Odată cu Marea Neagră, România ar putea depăși chiar și hidrocentralele în ceea ce privește capacitatea de producție.
Este energia eoliană alegerea cea mai eficientă? Costuri, amortizare și rentabilitate
Dacă te gândești să instalezi o turbină eoliană pentru a-ți produce propria energie, e bine să știi câteva lucruri esențiale despre costuri, amortizare și rentabilitate. . În primul rând, amortizarea investiției depinde mult de câteva aspecte: dacă sistemul este conectat la rețeaua națională și dacă primești subvenții. La un calcul aproximativ dacă ai un sistem on-grid (conectat la rețea), nu folosești acumulatori și beneficiezi de subvenții, investiția se poate recupera în minim 3 ani. Fără subvenții și cu acumulatori, perioada de recuperare se extinde la aproximativ 10 ani.
Pentru o turbină eoliană de 10 kW, costul inițial este de aproximativ 34.000 de euro plus TVA, iar adăugând transportul, fundatia, montajul și autorizațiile, suma poate ajunge la 44.000 de euro. În funcție de viteza vântului și de prețul kWh-ului, perioada medie de recuperare a investiției variază între 7 și 12 ani.Majoritatea turbinelor sunt proiectate pentru a funcționa optim la viteze ale vântului de 10-12 metri pe secundă, dar sunt rentabile și la viteze mai mici, de peste 5 metri pe secundă.
‼️ Este important să faci un studiu al vântului în zona respectivă, care durează de obicei între 3 luni și un an, pentru a te asigura că investiția merită.
Calcul rentabilitate eoliene
Pentru o casă de dimensiuni medii, cu un consum anual de aproximativ 5.400 kWh, o turbină eoliană de 5 kW poate produce în jur de 6.000 kWh pe an, acoperind astfel necesarul de energie. Costurile pentru astfel de echipamente variază între 12.000 și 25.000 de euro plus TVA, în funcție de model, înălțimea pilonului și tipul sistemului. Deci, dacă ai în vedere să investești într-o turbină eoliană, asigură-te că faci calculele corecte și că verifici condițiile de vânt din zona ta pentru a maximiza eficiența și rentabilitatea investiției.