VISOKA TEHNIČKA ŠKOLA STRUKOVNIH STUDIJA U NIŠU

- INDUSTRIJSKA EKOLOGIJA -

SEMINARSKI RAD

ENERGIJA VETRA U SVETU

Mentor Student mr. Anica Milošević Gojović Radovan br. Ind. IEs 14/10

SADRŽAJ:

1. UVOD.......................................................................................32. ISTORIJA KORIŠĆENJA VETRA.............................................43. OBNOVLJIVI IZVORI ELEKTRIČNE ENERGIJE.....................6

4. ENERGIJA VETRA - EOLSKA ENERGIJA...............................8

5. IZBOR LOKACIJE..................................................................15

MERNI STUB.........................................................................15

ŠTA JE VETROGENERATOR ( WEG )?................................15

6. VETAR, EKOLOŠKI IZVOR ENERGIJE.................................16

6.1. SNAGA VETRA...................................................................16

6.2. MERENJE BRZINE VETRA, RUŽA VETROVA...................17

6.3. KONSTRUKCIJA VETROELEKTRANE..............................19

7. RAZVOJ TRŽIŠTA EOLSKE ENERGIJE................................228. CENA EOLSKE ENERGIJE...................................................229. POREĐENJE CENA EOLSKIH IZVORA SA

KONVENCIONALNIM.........................................................................2310. NEDOSTACI EOLSKIH ELEKTRANA..................................2411. BUDUĆNOST EOLSKE ENERGIJE.....................................2612. ZAKLJUČAK.........................................................................27

2

1. UVOD

Globalni razvoj društva u budućnosti će u ogromnoj meri zavisiti od stanja u oblasti energetike. Problemi sa kojima se suočavaju u manjoj ili većoj meri sve zemlje sveta su povezani sa obezbeđivanjem energije i očuvanjem životne sredine. Eksplozija ljudske populacije na zemlji uzrukuje stalno povećanje potreba za energijom, naročito električnom energijom. Trend rasta potreba na globalnom nivou iznosi oko 2,8% godišnje. Sa druge strane, trenutna struktura primarnih izvora električne energije ne može na globalnom nivou obezbediti takav trend povećanja proizvodnje električne energije. Razlog za to su aktualni ekološki problemi direktno uzrokovani sagorevanjem fosilnih i nuklearnih goriva, na kojima se bazira sadašnja proizvodnja električne energije u svetu. Osim toga, postojeća dinamika kojom se eksploatišu fosilna goriva će u bliskoj budućnosti dovesti i do iscrpljenja njihovih rezervi.

Direktna posledica ovih oprečnih uslova proizvodnje i potrošnje je stalni porast cene električne energije, čime se već na sadašnjem nivou, stvara ekološki i ekonomski opravdana potreba uključivanja alternativnih izvora u globalnu strategiju razvoja energetike.Ovakvi energetski tokovi su primorali visokorazvijene zemlje da ulažu ogroman kapital i angažuju veliki broj stručnjaka u razvoj sistema za korišćenje obnovljivih izvora električne energije (vetroelektrane, solarne elektrane, elektrane na biomasu i biogas, geotermalne elektrane, itd.). Međunarodni protokoli i obaveze o smanjenju misije CO2 (Kyoto protokol) i lokalni ekološki problemi primorali su Vlade mnogih zemalja da različitim subvencijama podstiču izgradnju ekoloških čistih elektrana koje koriste obnovljive izvore. Ovakva politika dovela je do isusetne popularizacije i povećanje udela pojedinih obnovljivih izvora u ukupnoj proizvodnji električne energije.

Ovakvi energetski tokovi su primorali visokorazvijene zemlje da ulažu ogroman kapital i angažuju veliki broj stručnjaka u razvoj sistema za korišćenje obnovljivih izvora električne energije, posebno energije vetra i solarne energije, kao najperspektivnije obnovljive izvore električne energije.

3

2. ISTORIJA KORIŠĆENJA VETRA

Pre više od pet hiljada godina, Egipćani su koristili vetar za pokretanje brodova na reci Nil. Kasnije su napravljeni mlinovi za mlevenje pšenice i drugog zrnevlja. Najstariji poznati su u Persiji (Iranu). Ti mlinovi su imali lopatice koje su izgledale kao velika okrugla vesla. Persijanci su koristili energiju vetra i za pumpanje vode.

Od starih Egipćana pa do otkrića parne mašine, vetar se koristi za pokretanja jedrenjaka. Čak i sada, jedrilice paraju morima i rekama koristeci vetar.

Više vekova kasnije Holanđani su poboljšali osnovnu konstrukciju vetrenjača, uvodeći krila u obliku elise i koristeći na njima zategnuto platno. Oni su koristili vetrenjače za mlevenje i ispumpavanje vode pri osvajanju zemlje niže od nivoa mora.

Kolonisti u Americi su koristili vetrenjače za mlevenje žita, za vađenje vode iz dubokih bunara, ali i za sečenje drva u strugarama. Oko 1920. Amerikanci koriste male vetrenjače i kao generatore električne struje. U isto vreme se na Krimu, na obali Crnog mora, podiže prvi višekilovatni vetrogenerator u Evropi.

Sporadična korišćenja vetrenjača, za razne namene, nastavljaju se sve do velike energetske krize, sedamdesetih godina prošlog veka. Tada je svest o nedostatku nafte promenila energetsku sliku sveta i naglo povećala interes za alternativne energetske izvore. To otvara put ponovog ulaska, na velika vrata, vetrenjača kao generatora električne energije.

Krajem avgusta 1985, tokom Svetske konferencije o vetroenergetici u San Francisku, na obližnjoj lokaciji Altamont Pas održana je svečanost prilikom koje je struja iz vetrogeneratora dostigla vrednost energije iz milion barela nafte. To je jedna od tri najveće lokacije vetrogeneratora u to vreme. Tih godina i u Evropi se krenulo u osvajanje vetroenergetskih tehnologija. Dosta su na tome radili Nemci, Italijani i Španci. Međutim, najbolje elise su i dalje proizvodili Holanđani, a generatore Danci. U to vreme, danski izvoz u SAD je naglo rastao. Recimo, 1981. izvezli su 21 vetrogenerator, 1983. već 356, a dve godine kasnije 3100 vetrogeneratora ! Interesantno je da je jedna od vodecih danskih firmi koristila asinhrone motore koje je proizvodio „ Sever “ iz Subotice i ugrađivala ih u svoj finalni proizvod koji je pretezno izvožen u SAD.

Slika 1.

4

Od 1980. godine vetroenergetika je snažno napredovala, tako da danas imamo vetroturbine od 1.0 do 2.5 MW sa prečnikom rotora od 50 do 90 metara. Na slici prikazan je razvoj tehnologije vetroturbina:

Slika 2.

5

3. OBNOVLJIVI IZVORI ELEKTRIČNE ENERGIJE

Sva energija na Zemlji potiče primarno iz tri izvora:

1. Sunčeva energija potiče od zračenja sunca. Ono nastaje kao posledica termonuklearne reakcije unutar sunca koje se ka Zemlji prenosi kao čitav spektar elektromagnetnog zračenja;

2. Raspad izotopa teških elemenata, nuklearna fisija;

3. Kretanje planeta – gravitaciona energija, koja se na zemlji manifestuje kroz energiju plime i oseke.

Slika 3. Procena obnovljivih izvora za 2005.god.

Solarna energija u širem smislu, se na planeti zemlji manifestuje direktno, kao:

• solarna energija, neposredan i najveći izvor energije na Zemlji. Ona stalno obnavlja energiju vodenih snaga, vetra, talasa, toplotnog gradijenta u okeanima I bioenergije kroz fotosintezu;

Sunčeva energija je prisutna i indirektno, kroz više vidova energije:

• hidroenergija, pod kojom se obično podrazumeva samo energija reka;

• eolska energija ili energija vetra potiče od kinetičke energije vazdušnih masa;

• energija talasa;

• toplotna energija hidrosfere;

• energija biosfere, tj. energija biomase, biogasa, biogasa.

6

Energija Sunca je takođe akumulirana u fosilnim gorivima u obliku hemijske energije u ostacima biomase, u ugljevima, tresetu, nafti, prirodnom gasu, itd. To je neobnovljiv izvor energije.

Raspad izotopa (nuklearna fizija), može biti:

• u unutrašnjosti Zemlje – manifestuje se kao geotermalna energija;

• nuklearna energija;

Na slici je dat grafikon udela obnovljivih izvora u proizvodnji električne energije u Evropskim zemljama:

Slika 4.

7

4. ENERGIJA VETRA - EOLSKA ENERGIJA

Sistematska istraživanja i razvoj vetroenergetskih sistema kod nas praktično ne postoje ili ako postoje stalno se nalaze u početnoj fazi. Do danas je razvoj vetroenergetike (ako se uopšte može govoriti o razvoju) tekao uglavnom kroz zalaganje entuzijasta, kako u naučnim ustanovama tako i u privrednim organizacijama. Entuzijasti su samostalno izgradili nekoliko malih sistema, bilo je i uvoza vetrogeneratora radi testiranja i korišćenja ali ni jedan od tih pokušaja nije bio klica nekog šireg razvoja.

Vetar je jedan od osnovnih parametara koji se mere na meteorološkim stanicama širom

zemlje. Merenja vetra i podaci o njemu ne mogu se direktno koristiti za detaljnu procenu eolske energije, već samo za globalnu. Po ispitivanjima koja je izvršio RHMZ, naša zemlja se ubraja u područja sa znatnim energetskim potencijalom. Izrazito vetrovita područja su u planinskim oblastima i duž Jadranskog mora. U Srbiji se izdvajaju delovi Vojvodine i planinske oblasti Južne i Istočne Srbije, uglavnom iznad 100-1500 m nadmorske visine. Prema ovoj opštoj proceni raspodele vetra računat je fluks energije vetra za standardnu visinu 10 i 50m iznad površine tla i krece se od 400-800 W/m2.

Ova relativno povoljna ocena energetskog potencijala vetra treba da omogući dalja

istraživanja u zavisnosti od lokaliteta, kao i uticaje meteoroloških pojava koje mogu ograničiti ili potpuno onemogućiti njihovo korišćenje - velike ledene naslage, jaki udari vetra, udari groma itd. Za pouzdanu procenu vetroenergetskog potencijala neophodna su dodatna istraživanja. U šire navedenim lokacijama postoje mikro lokacije koje su od posebnog interesa za eolsku energetiku. Kao ilustracija mogu poslužiti činjenica da merenja izvršena na Kopaoniku na mestu samo 1km udaljenom od meteorološke stanice, pokazuje da je tu vetroenergetski potencijal za 70% veći od potencijala na lokaciji stanice.

Ovo nije čudno jer na vetroenergetski potencijal u nekoj tački bitno utiču tri odredišta: 1. U makroskali, geografski položaj ;2. U mezoskali, konfiguracija terena ;

3. U mikroskali, rastinje i druge lokalne prepreke vazdušnom strujanju; Procenjuje se da su naše mogućnosti u razvoju vetroenergetike uslovno velike.

Vetar je horizontalno strujanje vazdušnih masa nastalo usled razlike temperature, odnosno prostorne razlike u vazdušnom pritisku. Vetar je posledica Sunčevog zračenja,tj. energija vetra je transformisani oblik sunčeve energije, a na njegove karakterisitke u velikoj meri utiču i geografski činioci.

Sva obnovljiva energija dolazi od sunca. Sunce prema Zemlji zrači 1015 kWh po kvadratnom metru. Oko 1 do 2 posto energije koja dolazi od sunca pretvara se u energiju vetra.

Postoje delovi Zemlje na kojima duvaju takozvani stalni (planetarni) vetrovi i na tim područjima je iskorištavanje energije vetra najisplativije. Dobre pozicije su obale oceana i pučina mora. Pučina se ističe kao najbolja pozicija zbog stalnosti vetrova, ali cene instalacije i transporta energije koče takvu eksploataciju. Kod pretvaranja kinetičke energije vetra u

8

mehaničku energiju (okretanje osovine generatora) iskorištava se samo razlika brzine vetra na ulazu i na izlazu.

Prema podacima Svetske asocijacije energije vetra-World Wind Energy Association (WWEA), u ovoj godini očekuje se rast tržišta energije vetra za dvostruku vrednost. Prema podacima za prvi kvartal ove godine(2009.), podaci su dostupni za 80% svetskog tržišta, zabeleženo je 5374 MW instaliranih novih kapaciteta, odnosno 23% povećanja u odnosu na prethodnu godinu.WWEA predviđa instalisanje ukupnih kapaciteta od 152 000 MW širom Sveta do kraja tekuće godine, što će značiti novi rekord od preko 30 000 MW instaliranih kapaciteta u toku jedne godine! Ovo predstavlja rast od 25% u odnosu na prethodnu godinu. Podaci su prikazani na dijagramima:

Slika 5.

Stanje instalisanih kapaciteta u Evropi sa podacima sa kraja 2007. god., prikazano je na slici 6 i ono iznosi preko 56 GW. Može se uočiti da najviše vetroelektrana (skoro 40%) ima u Nemačkoj, pa u Španiji (27%), a da u ovom pogledu prednjače još i Danska, Italija, Francuska, Velika Britanija, Portugalija, Holandija, Austrija i Grčka. Takođe, vidi se i da u zemljama zapadnog Balkana nema ni jednog instalisanog vetrogeneratora, ali i u nekim zemljama EU (na Kipru, Malti i u Sloveniji).

Slika 6.

9

Dalas - Dugo poznat kao vodeći proizvođač nafte i gasa, Teksas je osvojio novu energetsku medalju time što je postao prvak SAD u proizvodnji električne energije snagom vetra. Kapacitet Teksasa sada je 2.370 megavata što je dovoljno da se 600.000 kuća srednje veličine snabdeva strujom cele godine, saopštilo je Američko udruženje za energiju vetra. Time je Teksas prestigao Kaliforniju, vodeću u SAD od 1981. godine. Kalifornija ima 2.323 megavata, dok je ukupan kapacitet svih američkih država za proizvodnju struje snagom vetra 9.971 megavat. Tokom ove godine, Teksas je dodao 375 megavata, ili 46 odsto od ukupno 822 megavata novih kapaciteta uključenih u mrežu širom SAD. Prošle godine, produkcija struje iz vetra porasla je za 35 odsto, ali nije postignut cilj od 2.500 megavata. Udruženje za vetar veruje da će do kraja ove godine biti dodato čak 3.000 megavata širom SAD. Procenjuje se da će u razvoj proizvodnje struje od vetra u Teksasu ove godine biti uloženo dve milijarde dolara, a oko 4,5 milijarde u ostalim državama. Ali, pred energijom vetra je još dugačak put da postane značajan, a ne alternativni izvor (slika 7). Sada čini oko jedan procenat američke električne struje. Slika 7.

1

Slika 8.

San Gorgonio Pass (slika 8) vetroelektrana je jedna od najvećih u Kaliforniji, i generiše 615MW struje i sastoji se od 3218 turbina.

Slika 9.

Tehačapi Pas (slika 9) je još jedna od elektrana u Kaliforniji, i jedna je od najstarijih vetroelektrana koja još uvek radi.

Vlasti Los Anđelesa odlučile su da iz budžeta grada izdvoje 230 miliona dolara za kupovinu električne energije proizvedene vetrenjačama. Grad je o isporuci tog vida energije potpisao sporazum sa komapnijom Pleasant Valley Wind Energy Center iz Vajominga. Gradonačelnik Los Anđelesa Antonio Villaraigosa predložio je da 20 procenata električne

11

energije koju taj grad bude koristio 2010. godine, potiče iz obnovljivih izvora kakav je vetar. Najveći deo električne energije kojom se sada snabdeva Los Anđeles, grad od gotovo četiri miliona stanovnika, proizvodi se u termoelektranama.

Slika 10.

Mepl Ridž (slika 10) je najveća vetroelektrana u Njujorku, i locirana je u ruralnom delu okruga Luis. Radi od 2006.godine i proizvodi skoro 75% od ukupne energije Njujorka proizvedene od energije vetra.

Slika 11.

Ovaj koncept (slika 11) stvara sasvim novi izgled u odnosu na tipične vetrenjače. Dizajnirao ih je student Arizona univerziteta i ovakve turbine, koje se postavljaju umesto znakova na autoputu, mogu da proizvedu dovoljno struje za manji stan pri malim brzinama vetra.

1

Slika 12.

Horns Rev vetroelektrana (slika 12) u priobalju Danske, bila je najveća priobalna vetroelektrana na svetu 2002. godine kada je sagrađena.

Slika 13.

Trenutni nosilac titule za najveću priobalnu vetroelektranu (slika 13) na svetu je počela sa radom 2008.godine blizu obale Linkolnšajra u Engleskoj. Ona proizvodi struju za 130.000 kuća.

1

Slika 14.

Polje Tanet (Thanet) slika 14, čija je izgradnja koštala oko 900 miliona evra.Na tom prostoru postavljeno je sto turbina koje će, očekuje se, proizvoditi struju dovoljnu za potrebe 200.000 domaćinstava.Vetrenjače na polju Tanet su postavljene sedam milja od obala Engleske, a projekat je najavljen kao deo “revolucije na vetar” u Britaniji.

1

5. IZBOR LOKACIJE

U primorskim zemljama, uz obalu ili na planinskim prevojima uz more, stalno duvaju vetrovi pa izbor lokacije nije težak. U kontinentalnim zemljama, posebno u planinskim oblastima, na samo stotinak metara, smenjuju se zavetrine i brisani prostori, gde vetar snažno duva. Naši meteorolozi razvili su u svetu priznat metod modeliranja vazdušnih strujanja, pre svega radi tačnijih vremenskih prognoza. Međutim, modeliranje je našlo primenu i u vetroenergetici. Pomoću modela grubo su predviđene oblasti u Srbiji a i u svetu interesantne za vetroenergetiku. Za njih se izrađuje numerički model uz utvrdjivanje uticaja svih prepreka i određuje se merno mesto jednog ili više mernih stubova. Merni stub visine 50 m ili viši postavlja se na izabrano mesto i vrše se merenja duga više meseci ako se ona mogu korelisati sa podacima okolnih meteoroloških stanica, odnosno najmanje 18 meseci do dve godine, ako to nije moguće.

MERNI STUB Stub visine 50 m košta nešto manje od 5000 eur. Opremljen je sa 4 kalibrisana merače

brzine vetra, od kojih se dva postavljaju na vrhu, jedan na 40 m, a jedan na 30 m. Za tri pokazivača pravca vetra, senzor relativne vlažnosti, temperaturni senzor, uređaj za prikupljanje, primarnu obradu i skladištenje podataka, potrebne elektične i kablove za zatezanje stuba treba izdvojiti još toliko. Znači, za opremanje jednog mernog mesta treba uložiti nešto manje od 10.000 eur, ne računajući troškove transporta i postavljanja stuba.

ŠTA JE VETROGENERATOR ( WEG )? Vetroturbina je mašina za konverziju kinetičke energije vetra u mehaničku energiju.

Ako se mehanička energija koristi direktno u mašinama kao što su pumpe ili mašine za mlevenje žitarica, reč je mlinovima na vetar. Ako se mehanička energija pretvara u električnu, reč je vetrogeneratorima.

Vetroturbine se mogu podeliti na dva tipa, po osnovu položaja ose oko koje se turbina okreće. Najčešće se koriste horizontalne turbine. Danas su najrasprostranjeniji vetrogeneratori sa elisom od tri krila, snage od 1 kw do 6 Mw. Kod ovih vetrogeneratora se prenosni sistem - reduktor i sam električni generator nalaze na vrhu nosećeg tornja. Cela konstrukcija se, pomoću senzora pravca vetra i servomotora, pokreće tako da je elisa uvek okrenuta normalno na pravac duvanja vetra. Najsloženiji deo je menjačka kutija koja pretvara lagano i neujednačeno kretanje elise u brze okrete generatora stalne učestanosti.

1

6. VETAR, EKOLOŠKI IZVOR ENERGIJE

Vetar predstavlja neiscrpan izvor energije čiji globalni potencijal višestruko prevazilazi svetske potrebe za električnom energijom. Danas vetroenergetika predstavlja granu energetike koja se najbrže razvija, tabela:

Oko 75% svih svetskih vetroelektrana je instalirano u zemljamam Evropske Unije. EU iz instaliranih 34466 MW (decembar 2004.) podmiruje oko 3% ukupnih potreba za električnom energijom.

6.1. SNAGA VETRAElise rotora vetroturbine okreću se zbog strujanja vazdušne mase. Količina energije

koju vetar prenosi na rotor direktno zavisi od gustine vazduha, površine rotora i brzine vetra. Kinetička energija vetra zavisi od gustine vazduha, što je vazduh teži dobija se više energije na vetroturbini.

Pri normalnom atmosferskom pritisku i temperaturi vazduha od 15 °C, težina vazduha je 1.225kg/m3, ali sa povećanjem vlažnosti vazduha opada i njegova gustina. Atmosferski pritisak opada sa povećanjem nadmorske visine, zato je na većim visinama (planine) pritisak niži, a vazduh manje gust.

Teoretska snaga vetroturbine data je izrazom:

1

P=1/2 ρ v

gde je :

P – specifična snaga vetra

v – brzina vetra na ulazu u turbinu

ρ – gustina vazduha.

Konstrukcija savremenog vetroagregata je projektovana da izdrži udare vetra i do 280km/h.

6.2. MERENJE BRZINE VETRA, RUŽA VETROVABrzina vetra se obično meri sa anemmetrom sa poluloptastim čašicama(slika 15).

Sastoji se od vertikalne osovine na kojoj se na vrhu nalaze tri poluloptaste čašice koje se okreću u smeru vetra. Broj obrtaja u minuti registruje se elektronskim putem. Obično se postavlja i mehanizam za utvrđivanje smera vetra.

Slika 15.

Na osnovu podataka o brzinama i pravcima vetrova, mogu se izraditi dijagrami ruža vetrova za neku lokaciju. Dijagram ruža vetrova prikazuje se u obliku kruga koji je podeljen na 12 jednakih delova, svaki od 30 stepeni horizonta, što se uzima kao standard za evropski atlas vetrova slika 16.

1

Slika 16.

Na karakteristike vetroptencijala neke lokacije utiče konfiguracija terena, tj. hrapavost terena, prepreke na kopnu i slično. Šumska prostranstva, livade obrasle niskim rastinjem i drvećem smanjuju brzine vetra, dok vodene površine gototvo da i ne utiču na smanjenje brzine vetra. Kao rezultat uticaja konfiguracije terena mogu nastati lokalne promene brzine vetra, tzv. ‚‚tunel efekat‚‚ i ‚‚brdski efekat‚‚.

Tunel efekat je pojava povećanja brzine vetra, kada vazdušne mase prelaze preko planinskih prevoja.

Brdski efekat se objašnjava činjenicom da se vazduh komprimira kad vetar struji prema brdu, što dovodi do uzlaznog toka vetra uz povećanje njegove brzine.

Promenljivost brzine na nekoj lokaciji može se izaraziti grafičkim putem, tzv. ‚‚Weibull‚‚ slika 17.

Slika 17.

1

Detaljan atlas vetrova za Ameriku ili ceo svet:

Slika 18.

6.3. KONSTRUKCIJA VETROELEKTRANE Pretvaranje kinetičke energije vetra u mehaničku energiju obrtnog kretanja vrši se

pomoću vetroturbine koja može imati različite konstrukcije, od kojih su neke date na sledećim slikama:

1

Teorijski stepen iskorišćenja vetroturbine je 59%, a praktično rade sa iskorišćenjem od 35 do 45%.

Moderni vetroagregati imaju vetroturbinu sa horizontalnom osovinom (slika 19) koja ima sistem za zakretanje osovine u horizontalnoj ravni za praćenje promene smera vetra. Postoje jos i vetroagregati sa vertikalnom osovinom. Nedostatak vetroturbine sa horizontalnom osom je u tome što su izložene većim mehaničkim naprezanjima (savijanju, vibracijama,naglim pritiscima vetra itd.) u odnosu na turbine sa vertikalnom osom (slika 20).

Slika 19.

Slika 20.

2

Turbina pokreće vetrogenerator koji može biti različite konstrukcije. Vetroturbina i vetrogenerator zajedno sa stubom na koji su postavljeni čine vetroagregat. Na slikama 21 i 22 dat je izgled vetroagregata:

Slika 21.

Slika 22.

2

7. RAZVOJ TRŽIŠTA EOLSKE ENERGIJE

Tržište proizvodnje električne energije uz pomoć vetra je u velikoj ekspanziji još od početka 1990 i tendencija rasta se nastavlja i dalje. Iako su prvi koraci u razvoju eolske energije načinjeni u USA, pravi predvodnik razvoja ovog sektora jeste Evropa.

Negde oko 4500MW novih eolskih postrojenja instalisano je u svetu u 2000. godini povećavši ukupno instalisanu snagu na 17 500MW. Krajem 2001. godine instalisana snaga na Svetu iznosila je 24000MW, što je povecanje od oko 70% u odnosu na 2000. godinu. Nemačka je imala instalisano 8750MW, što je oko 50% inst. snage u Evropi (17310MW) i oko 35% instalisane snage na Svetu. Eolske elektrane sada su u mogućnosti da generišu oko 40 milijardi kWh električne energije godišnje. Poslednjih godina XX veka i USA se polako vraća intenzivnom razvoju eolskih elektrana. Krajem 2000. godine u SAD je bilo instalisano 2550MW, a krajem 2001. godine 4500MW.

8. CENA EOLSKE ENERGIJE

Električnoj energiji koju dobijemo iz vetrogeneratora ne možemo pridodati neku jedinstvenu vrednost, a isto važi i za električnu energiju u termoelektranama. Veoma je bitno da napravimo razliku između cene elektrane (kao što su eolske turbine i eolske farme) i cenu električne energije koju oni proizvode. Kapitalne investicije su primarno u funkciji veličine instalacije.

Cena energije zavisi od brzine vetra i institucionalnih faktora i ima dve komponente: • Kapitalni troškovi;• Troškovi finansiranja;• Operacioni troškovi i troškovi održavanja;• Proizvodni troškovi;• Spoljni (eksterni) troškovi.

2

Proračun cene generisanja električne energije iz vetra prati proceduru koja je razumno standardna za celu energetsku industriju.

9. POREĐENJE CENA EOLSKIH IZVORA SA KONVENCIONALNIM

Cene električne energije iz eolskih izvora su u stalnom padu poslednjih 20 godina i trenutno se mogu ekonomski porediti sa cenom iz konvencionalnih izvora (ugalj, gas,nafta...) Cene izgradnje i održavanja konvencionalnih (termo) izvora električne energije takođe variraju u zavisnosti od mesta izgradnje i lokalnih propisa.

Ako pokušamo da uopštimo uslove možemo dobiti poredben odnos cene električne energije za različite tehnologije dobijanja.

Status i cene TE različitih tehnologija

Tehnologija Kapitalni troškovi ECU/KW

Troškovi gorivacECU/kWh

Troškovi održav. cECU/kWh

Konačna cena cECU/kWh

Gas 450-700 1,7-2 0,4-0,6 3,1-4Ugalj 1000-1300 1,8-2,3 0,7-1 3,7-5,5Nuklearna 1200-2000 0,7-0,9 0,8-1 3,3-8

POREĐENJE CENA EL.ENERGIJE Cena električne energije dobijena je uz primenu poreskih olakšica od 5% tokom veka

od 20 godina.

Cene električne energije iz termo i eolskih izvora:

2

10. NEDOSTACI EOLSKIH ELEKTRANA

Rad elektrana na vetar nije praćen pojavom zagađenja i štetnih uticaja koji prate rad nuklernih i elektrana na fosilna goriva. Međutim ni eolske elektrane nisu savršene pa se i kod njih javljaju problemi u radu.

Jedan od najnepovoljnijih aspekata eolske elektrane jeste taj što imaju varijabilnu i

stohastičku proizvodnju (proizvodnju koja se ne može predvideti). Zbog ovog razloga ne bi trebalo da udeo eolskih elektrana pređe 10% u snazi svih elektrana elektroenergetskog sistema. Mada i ovo nisu striktne vrednosti pošto već postoje države gde udeo elektrana na vetar prelazi 10% npr. Danska. Udeo ovih elektrana moguće je povećati ako se osigura akumulisanje energije. Neka od mogućih rešenja jesu kombinovanja eolskih elektrana sa pumpno-akumulacionim postrojenjima ili solarnim elektranama. Višak električne energije dobijene iz vetrogeneratora moguće je iskoristiti za kompresiju vazduha koji se zatim uskladišti u nadzemnim ili podzemnim rezervoarima. U pogodnom trenutku taj se vazduh može iskoristiti za pokretanje turbina. Višak električne energije se može upotrebiti i za elektrolizu vode, a dobijeni hidrogen može poslužiti kao gorivo u npr. gorivnim ćelijama. Na ovaj način postiže se vremenska nezavisnost između proizvodnje električne energije u elektro-energetskom sistemu i potrošnje potrošača. Međutim ni jedno od ovih rešenja nije povoljno jer troškovi izgradnje elektrana drugih tipova uz elektranu na vetar ili troškovi uskladištenja energije mogu biti veći od troškova izgradnje same eolske elektrane. Problemi koji se još javljaju u vezi sa radom eolskih elektrana jesu buka pri prolasku krila kroz zavetrinu stuba i buka koju prave lopatice pri kretanju kroz vazduh, ometanje elektromagnetnih talasa, mehaničke vibracije, zauzimanja površine zemljišta.

Svi ovi problemi su razvojem tehnologija uglavnom prevaziđeni tj. svedeni na minimum negativni uticaji ili ih uopšte i nema.

Glavni rizici koji prete velikom broju vrsta ptica i manjem broju vrsta slepih miševa od vetrogeneratora su uznemiravanje, sudar sa turbinama, oštećenje ili gubitak staništa, uznemiravanje tokom izgradnje i održavanja, kao i buka tokom eksploatacije.

2

Slika 23.

MOBILNI SISTEM ALTERNATIVNOG IZVORA ENERGIJE

Ovakav kombinovani a mobilni sistem (slika 23) izvora energije je predviđen za upotrebu na više lokacija prema potrebi, tj. može se seliti sa lokacije na lokaciju.Ovakav sistem se nudi povrtarima, cvećarima, pčelarima ili stočarima, kao i za kampovanje i vikendice.Povrtarima : uglavnom za navodnjavanje, i to prvenstveno za sistem kap po kap. Ovaj sistem omogućuje snabdevanje električnom strujom za pogon pumpe za navodnjavanje, a koja se dobija iz vetrogeneratora ili iz solarnog panela. Oba izvora proizvode struju napona 12V i šalju je u akumulator koji se stalno dopunjuje. Pumpa za vodu može biti za 12V ili za 220V,s obzirom da se u sistemu nalazi i pretvarač struje sa 12V jednosmerne na 220V naizmenične.Pošto se pretpostavlja da na zalivnoj parceli već ima iskopan bunar, pumpa se spušta u njega i istovremeno vezuje na zalivna creva. Ovakav sistem je 100% ekološki, i veoma ekonomičan. Pre svega zato što ne rasipa previše vode već samo koliko treba, jer je sistem kap po kap već tako planiran. Pored toga postoji mogućnost elektronske kontrole vlage u zemlji, pa se pumpa uključuje automatski po potrebi. Tako kontrolisanim sistemom se štedi i voda i energija.

2

11. BUDUĆNOST EOLSKE ENERGIJE

Prema prognozama koje stižu iz Svetske agencije za energiju do 2035. godine jedna trećina proizvedene električne energije stizaće iz elektrana koje koriste obnovljive izvore. Sada iz ovih elektrana stiže jedna petina svetske proizvodnje.

Slika 25.

Prognoze dalje govore da će se, u svetskim razmerama, kad su u pitanju obnovljivi izvori, najviše investirati u hidroelektrane i u vetro parkove. Oni bi, uglavno, i trebalo da „iznesu“ taj najavljeni veliki rast proizvodnje „zelene“ energije.

U istim prognozama solarnim elektranama se najavljuje skroman udeo u svetskoj proizvodnji struje (dva odsto), a još manji udeo pripašće proizvodnji na bazi energije okeana, geotermalnoj energiji i nekim najnovijim izvorima koji su još u fazi preispitivanja.

Prema izveštaju Pjuovog centra, da bi nas vetar snabdevao sa 20 odsto potreba u struji bilo bi potrebno da se godišnje ulaže 3 do 4 milijarde dolara u izgradnju dalekovoda, odnosno 40 do 50 odsto više nego sada, jer se postrojenja za obnovljive izvore energije najčešće grade u zabačenim područjima.

Dodatni problem je u tome što i vetar i sunce zavise od meteoroloških uslova.Pjuov centar kaže da bi i prema postojećim zakonima korišćenje obnovljivih izvora energije raslo, ali ne tako brzo. Do 2030. svega 14 odsto struje u Sjedinjenim Državama dolazilo bi iz tih izvora, i to 8 odsto od sunca i vetra, a preostalih 6 odsto iz hidroelektrana. Međutim, profesor Komor kaže da su ambiciozniji ciljevi ipak dostižni, posebno ako budu usvojeni dodatni zakoni o ograničavanju oslobađanja ugljendioksida u atmosferu.

2

12. ZAKLJUČAK

Električna energija dobijena iz vetra svakako je najčistiji oblik energije. Loša strana ovog prirodnog resursa je ta što intezitet duvanja vetra nije konstantan. Iako su od 1980. godine do danas napravljeni veliki pomaci u vezi sa iskorišćavanjem ovog oblika energije, ipak se mora reći da je koriste one zemlje čiji se resursi vetra istraženi i što je najvažnije, one zemlje koje imaju finansijskih mogućnosti za takva ulaganja. Energija vetra koristila se i ranije (vetrenjače), ali tek sada se ozbiljnije prišlo iskorišćavanju ovog obnovljivog prorodnog resursa. Savremeni verogeneratori dostižu snagu od 5 MW i više, a po ekonomičnosti su izjednačeni sa klasičnim izvorima energije. Konkurentnost im se značajno povećava pogotovo kada se u poređenja uvrsti uticaj na životnu okolinu. U narednom periodu može se očekivati da će energija vetra kao najznačajniji obnovljiv izvor zauzeti značajno mesto u ukupnom svetskom energetskom bilansu.

U Srbiji osim deklarativnih izjava državnih institucija nema ozbilnog pristupa ovoj materiji i sve svodi na pokušaje pojedinaca i nekih organizacija. Bliža budućnost razvoja vetrogeneratora u Srbiji u funkciji povezivanja u energetsku mrežu nije svetla. Za Srbiju je primena obnovljivih izovra energije primarni cilj oko koga treba da se okupe stratezi energetskog razvoja, političari i stručnjaci. Oblasti gde bi mogli da nađu svoju primenu jesu mali sistemi koji bi uglavnom mogli služiti za napajanje u udaljenim oblastima gde nije isplativo izgraditi mrežu.

Pri sadašnjem konstantnom deficitu električne energije najbrži put u praćenju potrošnje energije je štednja i gradnja postrojenja za eksploataciju obnovljivih izvora energije.

2

LITERATURA

1. prof. dr Marko Popović, Planeta (magazin za nauku, istraživanja i otkrića), Januar - Februar 2007.

2. www.windpower.org 3. prof. dr. Ivan Škokljev, Planiranje energetskih sistema, Beograd 2000.4. www.wind – energie.de5. www.britishwindenergy.co.uk 6. www.eere.energy.gov 7. www.vestac.com 8. www.ewea.org 9. www.wikipedia.org/wiki/wind turbine10. http:/ees.etf.bg.ac

2