Shrnutí: Větrné turbíny fungují na jednoduchém principu. Místo aby využívaly elektřinu k výrobě větru, jako je tomu u ventilátoru, využívají větrné turbíny vítr k výrobě elektřiny. Vítr otáčí lopatkami turbíny připomínající vrtule kolem rotoru, který roztáčí generátor, jenž vyrábí elektřinu. V tomto článku se zaměřím na fungování větrné elektrárny a popíšu také její výhody a nevýhody.
- Větrná elektrárna produkuje jednu z nejčistších forem energie
- Má mnoho výhod, mezi které patří bezplatné palivo a snižování závislosti na fosilních palivech
- Mezi nevýhody patří nestabilní výroba energie, vysoká hlučnost a vysoké počáteční náklady
Jak funguje větrná elektrárna?
Vítr je forma sluneční energie, která vzniká kombinací tří souběžných jevů:
- Slunce nerovnoměrně ohřívá atmosféru
- Nepravidelností zemského povrchu
- Rotace Země
Průběh a rychlost proudění větru se značně liší a je ovlivňován vodními plochami, vegetací a rozdílným terénem. Lidé toto proudění větru neboli pohybovou energii využívají k mnoha účelům: k plachtění, pouštění draků a dokonce i k výrobě elektřiny.
Pojmy „větrná energie“ a „větrná elektrárna“ označují proces, při kterém se vítr využívá k výrobě mechanické energie nebo elektřiny. Tuto mechanickou sílu lze využít pro konkrétní úkoly (např. mletí obilí nebo čerpání vody) nebo ji lze pomocí generátoru přeměnit na elektřinu.
Větrná turbína přeměňuje energii větru na elektřinu pomocí aerodynamické síly rotorových listů, které pracují podobně jako křídlo letadla nebo rotorové listy vrtulníku. Když vítr proudí přes lopatky, tlak vzduchu na jedné straně lopatek klesá. Rozdíl tlaku vzduchu na obou stranách lopatky vytváří vztlak i odpor vzduchu. Síla vztlaku je silnější než odpor, což způsobuje otáčení rotoru. Rotor je spojen s generátorem buď přímo (pokud se jedná o turbínu s přímým pohonem), nebo prostřednictvím hřídele a řady převodů, které zrychlují otáčení a umožňují fyzicky menší generátor . Tímto převodem aerodynamické síly na otáčení generátoru vzniká elektřina.
Výhody větrné elektrárny
Využívání větru k výrobě energie má své výhody a je efektivní volbou pro mnoho různých částí světa, protože není závislé na přímém slunečním záření jako solární energie.
Bezplatné palivo
Vzhledem k tomu, že samotné větrné turbíny fungují výhradně na energii generovanou větrem, není potřeba žádné palivo. Jakmile je turbína dokončena a nainstalována, nepotřebuje pro svou další činnost palivo ani připojení k elektrické síti. To také snižuje celkové náklady na další provoz velkých větrných elektráren ve srovnání s jinými formami obnovitelných zdrojů energie, které mohou vyžadovat určité investice do energie.
Jedná se o jednu z nejčistších forem energie
Protože větrná energie není závislá na fosilních palivech, která pohánějí turbíny, nepřispívá větrná energie ke změně klimatu tím, že by při výrobě energie vypouštěla skleníkové plyny. Jediný okamžik, kdy větrná energie nepřímo uvolňuje skleníkové plyny, je při výrobě a přepravě větrných turbín a při jejich instalaci.
Technologický pokrok
Nejnovější technologické pokroky změnily předběžné návrhy větrných turbín na mimořádně účinné sběrače energie. Turbíny jsou k dispozici v široké škále velikostí, čímž se trh rozšířil na mnoho různých typů podniků a jednotlivců pro použití doma na větších pozemcích a parcelách. Se zdokonalováním technologií se zlepšují i funkce samotné konstrukce a vznikají návrhy, které budou vyrábět ještě více elektřiny, vyžadovat méně údržby a pracovat tišeji a bezpečněji.
Nenarušuje provoz zemědělské půdy
Dodavatelé energie mohou stavět své větrné turbíny na již existující zemědělské půdě a platit majitelům polí za výstavbu na jejich pozemcích formou smluv nebo nájemních smluv. To je velkým přínosem pro zemědělce, kterým se hodí nějaký příjem navíc, a navíc stopy větrných turbín zabírají na úrovni terénu jen velmi málo místa, takže nenarušují produkci jejich pole.
Snižuje naši závislost na fosilních palivech
Energie vyrobená z fosilních paliv přispívá ke změně klimatu, ale jednoho dne nám dojde. Dokud bude planetu ohřívat slunce, pak je tu nekonečná zásoba větrné energie.
Nevýhody větrné elektrárny
Ačkoli je větrná energie obnovitelnou a ekologičtější variantou energie, má stále své nevýhody a jistá omezení.
Nebezpečné pro některé volně žijící živočichy
Je známo, že větrné turbíny představují hrozbu pro volně žijící živočichy. Létající ptáci a netopýři, jejichž stanoviště nebo migrační trasy jsou součástí větrných turbín, by mohli být zraněni nebo usmrceni, pokud by narazili do lopatek, které se při otáčení otáčejí na vějířovité konstrukci větrných turbín. Úmrtí ptáků a netopýrů je v místech větrných elektráren kontroverzním tématem, které vyvolává obavy skupin na ochranu ryb a volně žijících živočichů. Kromě volně žijících živočichů, kteří létají vzduchem, mohou být živočichové na zemi ovlivněni také hlukem způsobeným vířícími lopatkami.
Vysoká hlučnost
Větrné turbíny mohou být poměrně hlučné, a proto se většinou nacházejí ve velmi venkovských oblastech, kde většina lidí nežije. V závislosti na umístění turbíny, například na moři, není hluk problémem. Díky technologickému pokroku se ukázalo, že novější konstrukce snižují stížnosti na hluk a jsou mnohem tišší.
Vysoké počáteční náklady
Pokud si to dokážete představit, tyto masivní stavby jsou často stovky metrů vysoké a vyžadují značné počáteční investice. Umístění větrných turbín ve venkovských oblastech vyžaduje další investice do podzemního vedení, které přenáší energii do více obydlených oblastí, jako jsou města a obce, kde je potřeba. Většinu nákladů představuje počáteční fáze instalace a výstavby, ale poté větrná energie vyrábí nekonečné množství energie, dokud fouká vítr.
Nespolehlivá/nepředvídatelná výroba energie
Větrná energie trpí tzv. intermitencí, což je porucha způsobená nestálostí samotného větru. Protože vítr může foukat různou rychlostí, je těžké předvídat množství energie, které může v daném okamžiku nashromáždit. To znamená, že dodavatelé a města musí mít k dispozici energetickou rezervu nebo alternativní zdroje energie pro případ, že by vítr na delší dobu ustal.
Často kladené dotazy
❓Jaká je hlavní nevýhoda větrné elektrárny?
Jednou z největších nevýhod větrné energie je hluk a vizuální znečištění. Větrné turbíny mohou být při provozu hlučné, což je důsledek mechanického provozu i větrného víru, který vzniká při otáčení lopatek.
❓Jakou životnost má větrná turbína?
Typická životnost větrné turbíny je 20 let, přičemž běžná údržba je nutná každých šest měsíců. Výkon větrné turbíny je proměnlivý v důsledku kolísání rychlosti větru; ve spojení se zařízením pro ukládání energie však může větrná energie poskytovat stabilní výkon.
❓Jaká je minimální rychlost větru pro větrnou turbínu?
Větrné turbíny potřebují k efektivní práci průměrnou rychlost větru nejméně pět metrů za sekundu (5 m/s). K orientačnímu určení rychlosti větru v místě stavby lze použít větrné mapy.
Užitečné odkazy:
Větrné elektrárny: Informace [ENG] – nepis.epa.gov
Výhody a nevýhody větrné elektrárny [ENG] – energysage.com
