1

Cuprins

Capitolul I: Introducere ………………………………..pag 2

Capitolul II: Proiectarea centralei eoliene - Partea

mecanică …………………………………………..…...pag 37

Capitolul III: Proiectarea centralei eoliene - Partea

electrică.....................................................................pag 64

Capitolul IV: Caracteristici generale ale centralelor eoliene

moderne...........................................................pag 70

Capitolul V: Dificultăţi legate de valorificarea energiei

eoliene...............................................................................pag 76

Capitolul VI: Concluzii..............................................pag 82

Bibliografie……………………………………………...pag 84

-2007-

1

Capitolul I: Introducere

Energia eoliană este o sursă de energie regenerabilă generată

din puterea vântului. Vânturile sunt formate din cauză că soarele nu

încălzeşte Pământul uniform, fapt care creează mişcări de aer. Energia

cinetică din vânt poate fi folosită pentru a roti nişte turbine, care sunt

capabile de a genera electricitate. Unele turbine pot produce 5 MW, deşi

aceasta necesită o viteză a vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 de

kilometri pe oră. Puţine zone pe pământ au aceste viteze ale vântului, dar

vânturi mai puternice se pot găsi la altitudini mai mare şi în zone oceanice.

Energia eoliană este folosită extensiv în ziua de astăzi, şi turbine

noi de vânt se construiesc în toată lumea, energia eoliană fiind sursa de

-2007-

2

energie cu cea mai rapidă creştere în ultimii ani. Majoritatea turbinelor

produc energie peste 25% din timp, acest procent crescând iarna, când

vânturile sunt mai puternice.

La sfârşitul anului 2006, capacitatea mondială a generatoarelor

eoliene era de 73904 MW, acestea producând ceva mai mult de 1% din

necesarul mondial de energie electrică.

Deşi încă o sursă relativ minoră de energie electrică pentru

majoritatea ţărilor, producţia energiei eoliene a crescut practic de cinci ori

între 1999 şi 2006, ajungându-se ca, în unele ţări, ponderea energiei eoliene

în consumul total de energie să fie semnificativ: Danemarca (23%), Spania

(8%), Germania (6%).

Se crede că potenţialul tehnic mondial al energiei eoliene poate

să asigure de cinci ori mai multă energie decât este consumată acum. Acest

nivel de exploatare ar necesita 12,7% din suprafaţă Pământul (excluzând

oceanele) să fie acoperite de parcuri de turbine, presupunând că terenul ar fi

acoperit cu 6 turbine mari de vânt pe kilometru pătrat. Aceste cifre nu iau în

considerare îmbunătăţirea randamentului turbinelor şi a soluţiilor tehnice

utilizate.

1.1 Istoricul eolienelor

Energia eoliană este una din cele mai vechi surse de energie

nepoluantă. Drept sursă energetică vântul este cunoscut omenirii de 10 mii

de ani. încă de la orizontul civilizaţiei energia vântului se utiliza în navigaţia

maritimă. Se presupune că egiptenii străvechi mergeau cu pânze cu 5.000

ani în urmă. În jurul anului 700 pe teritoriul Afganistanului se utilizau maşini

eoliene cu axă verticală de rotaţie se utilizau pentru măcinarea grăunţelor.

Cunoscutele instalaţii eoliene (mori cu elicele conectate la turn) asigurau

funcţionarea unor sisteme de irigare pe insula Creta din Marea Mediterană.

Morile pentru măcinarea boabelor, care funcţionau pe baza vântului, sunt

una din cele mai mari performanţe a secolelor medii. în sec. XIV olandezii au

-2007-

3

îmbunătăţit modelul morilor de vânt, răspândite în Orientul Mijlociu, şi au

început utilizarea largă a instalaţiilor eoliene la măcinarea boabelor, aşadar

moara de vânt este strămoşul generatoarelor eoliene.

Moara de Vânt

Mai târziu, morile se orientau după direcţia vântului şi au fost

puse pânze pentru a capta mai bine energia vântului.

-2007-

4

Moară de vânt cu pânze din zona etnografică Dobrogea de sud

(sursa: www.cimec.ro)

Prima moară de vânt cu pale profilate a apărut în secolul

doisprezece. Chiar dacă era foarte simplă, este totuşi vorba de prima

cercetare aerodinamică a palelor. Acestea au fost utilizate în principal pentru

pomparea apei sau pentru măcinarea grâului.

În perioada Renaşterii, inventatori celebrii ca Leonardo da Vinci

s-au interesat foarte intens de morile de vânt, ceea ce a condus la

numeroase inovaţii. De atunci, morile s-au înmulţit în Europa.

Revoluţia industrială a oferit un nou început pentru morile de

vânt, prin apariţia de noi materiale. în consecinţă, utilizarea metalului a

permis modificare formei turnului şi creşterea considerabilă a maşinilor pe

care le numim pe scurt "eoliene" (Fig. 3).

Eoliana moderna

(sursa http://www.babilim.co.uk/)

1.2 Importanţa Eolienelor

Energia de origine eoliană face parte din energiile regenerabile,

aceasta este o sursă de energie reînnoibilă generată din puterea vântului.

-2007-

5

Energia eoliană este atractivă atât din punct de vedere ecologic - nu

produce emisii în atmosferă, nu formează deşeuri radioactive, cât şi din

punct de vedere economic - ca sursă energetică primară vântul nu costă

nimic.

Noile cerinţe în domeniul dezvoltării durabile au determinat

statele lumii să îşi pună problema metodelor de producere a energiei şi să

crească cota de energie produsă pe baza energiilor regenerabile. Protocolul

de la Kyoto angajează statele semnatare să reducă emisiile de gaze cu

efect de seră. Acest acord a determinat adoptarea unor politici naţionale de

dezvoltare a eolienelor şi a altor surse ce nu degajă bioxid de carbon.

Trei factori au determinat ca soluţia eolienelor să devină mai

competitivă:

• noile cunoştinţe şi dezvoltarea electronicii de putere;

• ameliorarea performanţelor aerodinamice în conceperea turbinelor eoliene;

• finanţarea naţională pentru implantarea de noi eoliene.

În prezent, pe plan mondial, ponderea energiilor regenerabile în

producerea energiei electrice, este scăzută. Se poate spune că potenţialul

-2007-

6

diferitelor filiere de energii regenerabile, este sub-exploatat. Totuşi,

ameliorările tehnologice au favorizat instalarea de generatoare eoliene ,într-

un ritm permanent crescător în ultimii ani, cu o evoluţie exponenţială, având

o rată de creştere de 25% în 2003.

Evolutia puterii instalate pe plan mondial 1995-2006 [MW]

Sursa: EWEA (European Wind Energy Association)

Filiera eoliană este destul de dezvoltată în Europa, deţinând poziţia de lider

în topul energiilor regenerabile. Acest tip de energie regenerabilă asigură

necesarul de energie electrică pentru 10 milioane de locuitori. Dealtfel, 90 %

din producătorii de eoliene de medie şi mare putere, se află în Europa.

-2007-

7

Capacitate Totală MWProcent din piaţa

mondială

Germania 20,622 27.8%Spaina 11,615 15.6%Statele Unite ale Americii 11,603 15.6%India 6,27 8.4%Danemarca 3,136 4.2%China 2,604 3.5%Itala 2,123 2.9%Regatul Unit la Marii Britanii 1,963 2.6%Portugalia 1,716 2.3%Franţa 1,567 2.1%Top 10 -Total 63,217 85.2%Restul Lumii 11,004 14.8%Total Mondial 74,221

-2007-

8

Repartiţia în Europa a energiei electrice produse pe baza eolienelor,

arată diferenţe între state. Germania este liderul pe piaţa europeană, în ciuda

unei încetiniri în 2003 a instalărilor. Spania, pe poziţia a doua, continuă să

instaleze intensiv parcuri eoliene. Danemarca este pe a treia poziţie, având

dezvoltate eoliene offshore şi trecând la modernizarea eolienelor mai vechi de

10 ani.

Costurile şi eficienţa unui proiect eolian trebuie să ţină seama atât de

preţul eolienei, cât de cele ale instalării şi întreţinerii acesteia, precum şi de cel

al vânzării energiei. O eoliană este scumpă. Trebuiesc realizate încă

progrese economice pentru a se putea asigura resursele dezvoltării

eolienelor. Se estimează că instalarea unui kW eolian, costă aproximativ

1000 euro. Progresele tehnologice şi producţia în creştere de eoliene din

ultimii ani permit reducerea constantă a preţului estimat Preţul unui kWh

depinde de preţul instalării eolienei, ca şi de cantitatea de energie produsă

anual. Acest preţ variază în funcţie de locaţie şi scade pe măsura dezvoltării

tehnologie.

Tipuri de sisteme eoliene de mici capacitati: Sisteme eoliene

autonome

Principalul avantaj al energiei eoliene este emisia zero de substanţe

poluante şi gaze cu efect de seră, datorită faptului că nu se ard combustibili.

Nu se produc deşeuri. Producerea de energie eoliană nu implică

producerea nici a unui fel de deşeuri.

Costuri reduse pe unitate de energie produsă. Costul energiei

electrice produse în centralele eoliene moderne a scăzut substanţial în

ultimii ani, ajungând în S.U.A. să fie chiar mai mici decât în cazul energiei

generate din combustibili, chiar dacă nu se iau în considerare externalităţile

negative inerente utilizării combustibililor clasici.

-2007-

9

În 2004, preţul energiei eoliene ajunsese deja la o cincime faţă de

cel din anii 80, iar previziunile sunt de continuare a scăderii acestora,

deoarece se pun în funcţiuni tot mai multe unităţi eoliene cu putere instalată

de mai mulţi megawaţi.

Costuri reduse de scoatere din funcţiune. Spre deosebire de

centralele nucleare, de exemplu, unde costurile de scoatere din funcţiune

pot fi de câteva ori mai mare decât costurile centralei, în cazul

generatoarelor eoliene, costurile de scoatere din funcţiune, la capătul

perioadei normale de funcţionare, sunt minime, acestea putând fi integral

reciclate.

Dezavantaje

La început, un important

dezavantaj al producţiei de energie

eoliană a fost preţul destul de mare

de producere a energiei şi fiabilitatea

relativ redusă a turbinelor. În ultimii

ani, însă, preţul de producţie pe

unitate de energie electrică a scăzut

drastic, ajungând până la cifre de ordinul 3-4 eurocenţi pe kilowatt oră, prin

îmbunătăţirea parametrilor tehnici ai turbinelor.

Un alt dezavantaj este şi "poluarea vizuală" - adică, au o apariţie

neplăcută - şi de asemenea produc "poluare sonoră" (sunt prea gălăgioase).

Alţii susţin că turbinele afectează mediul şi ecosistemele din împrejurimi,

omorând păsări şi necesitând terenuri mari virane pentru instalarea lor.

Argumente împotriva acestora sunt că turbinele moderne de vânt

au o apariţie atractivă stilizată, că maşinile omoară mai multe păsări pe an

decât turbinele şi că alte surse de energie, precum generarea de electricitate

folosind cărbunele, sunt cu mult mai dăunătoare pentru mediu, deoarece

creează poluare şi duc la efectul de seră.

-2007-

10

Un dezavantaj practic este variaţia în viteza vântului. Multe locuri

pe Pământ nu pot produce destulă electricitate folosind puterea eoliană, şi

din această cauză energia eoliană nu este viabilă în orice locaţie.

Bibliografie

1. www.lpelectric.ro

2. www. ewea .org/ - European Wind Energy Association

3. www.w wind ea.org/ - World Wind Energy Association

4. ro. wiki pedia.org/

5. Univers ingineresc, revistă, Asociaţia generală a inginerilor din

România,16-30 noiembrie 2006

6. Dimensiuni contemporane ale dezvoltarii durabile şi competitive

Prof.univ.dr. Dumitrache CARACOTA, Ec.drd.Constantin Razvan

CARACOTA

7. www.enereco.go.ro

8. Energia vântului, Vlad Ilie,1982

9. Zestrea energetica a lumii, Nestor Lupei, Ed.Albatros, 1986

10. Reductoare Armonice - Liviu Palaghian, Iulian-Gabriel Birsan, 1996

11. “Studiu preliminar de impact asupra mediului.Parc de turbine eoliene în

Judetul Tulcea” - SC IBCOENERG SRL

12. European Commision-Directorat General XII “Externalities of Energy.

Vol 6: WIND&HYDRO”, 1995.

13. European Commision” Wind Energy - the facts. Vol 4 :The

Environment”,1999.

14. European Wind Energy Association - Revista “WIND DIRECTIONS” ,

2000-2006.

15. Energia-problema globala. - Wolf, H. Ed Tehnica, Bucuresti,1997

-2007-

11