praca dyplomowa magisterska z 2004 roku

Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.[34] Jest to ruch powietrza spowodowany różnicą gęstości ogrzanych mas powietrza i ich przemieszczaniem ku górze. Powoduje to różnicę ciśnień, a naturalna tendencja do ich wyrównywania powoduje powstawanie wiatru.

Światowe zasoby energii wiatru, które nadają się do wykorzystania z technicznego punktu widzenia, to 53 tys. TWh/rok. Ta ilość energii jest 4 razy większa niż wynosiło globalne zużycie energii elektrycznej w 1998 roku.

Poniższa mapa przedstawia linie izowent rozkładających się na terenie Polski:

Strefy energetyczne wiatru w Polsce

Rys.16 Przebieg izowent na terenie Polski w miesiącach letnich[35].
[Na podstawie : Ośrodka Meteorologi IMGW]

• Wybinie korzystna 6-7m/s
• Bardzo korzystna 5-6 m/s
• Korzystna 4-5 m/s
• Mało korzystna 3-4 m/s
• Niekorzystna 2-3 m/s
• Budowa turbin wiatrowych

Elektrownia wiatrowa składa się z wirnika i gondoli umieszczonych na wieży[36]. Najważniejszą częścią elektrowni wiatrowej jest wirnik, w którym dokonuje się zamiana energii wiatru na energię mechaniczną. Osadzony jest on na wale, poprzez który napędzany jest generator. Wirnik obraca się najczęściej z prędkością 15-20 obr/min, natomiast typowy generator asynchroniczny wytwarza energię elektryczną przy prędkości ponad 1500

obr/min. W związku z tym niezbędne jest użycie skrzyni przekładniowej, w której dokonuje się zwiększenie prędkości obrotowej. Najczęściej spotyka się wirniki trójpłatowe, zbudowane z włókna szklanego wzmocnionego poliestrem. W piaście wirnika umieszczony jest serwomechanizm pozwalający na ustawienie kąta nachylenia łopat (skoku). Gondola musi mieć możliwość obracania się o 360 stopni, aby zawsze można ustawić ją pod wiatr. W związku z tym na szczycie wieży zainstalowany jest silnik, który poprzez przekładnię zębatą może ją obracać. W elektrowniach małej mocy, gdzie masa gondoli jest stosunkowo mała, jej ustawienie pod wiatr zapewnia ster kierunkowy zintegrowany z gondolą. Pracą mechanizmu ustawienia łopat, i kierunkowania elektrowni  zarządza układ mikroprocesorowy na podstawie danych wejściowych (np. prędkości i kierunku wiatru). Ponadto w gondoli znajduj ą się: transformator, łożyska, układy smarowania oraz hamulec zapewniający zatrzymanie wirnika w sytuacjach awaryjnych.

• Inne zastosowania silników wiatrowych.

Elektrownie wiatrowe o pionowej osi obrotu[38]. Ze względu na oś obrotu wirnika elektrownie wiatrowe możemy podzielić na siłownie o poziomej osi obrotu (Horizontal Axis Wind Turbines, HAWT), i pionowej osi obrotu (Vertical Axis Wind Turbines, VAWT). Oczywiście najczęściej spotykane jest to pierwsze rozwiązanie, które jest uznawane za klasyczne. Konstrukcje typu VAWT nie odniosły nigdy sukcesu komercyjnego. Na szerszą skalę były wytwarzane z wirnikiem Darrieus’a, (od francuskiego inżyniera Georges Darrieus, który opatentował to rozwiązanie w 1931r), ale amerykańska firma FloWind, która produkowała tego typu elektrownie zbankrutowała w 1997r. Wirniki Darrieus’a mają zazwyczaj dwie lub trzy łopaty, wygięte w kształt litery C.

Posiadają one kilka niepodważalnych zalet:

• generator i skrzynie biegów można umieścić na ziemi, co znacznie upraszcza obsługę,
• nie potrzeba wieży,
• odpada mechanizm odchylenia wirnika,

Jednak górę biorą wady:

• Wiatr tuż nad ziemią jest zdecydowanie słabszy, co obniża efektywność konstrukcji,
• Wirnik Darrieus’a wymaga wstępnego rozpędzenia, gdyż nie posiada użytecznego momentu rozruchowego
• Wymiana głównego łożyska wymaga rozebrania całej elektrowni.

Turbiny o osi poziomej wyposażone w dyfuzor[40]. Zgodnie z prawem Bernouliego dotyczącym zachowania się ośrodka (np. gazu) w rurze, w której występują zmiany średnicy zmienia się również prędkość przepływu gazu.

W związku z tym, jeśli tradycyjny wirnik zabudujemy w tunelu (a dokładnie w jego przewężeniu) będzie on wirował w powietrzu przepływaj ącym szybciej niż wiatr poza tym tunelem. Dzięki temu da więcej energii niż wirnik bez otunelowania.

Elektrownie jedno i dwułopatowe[42]. Na całym świecie największą popularność zyskała koncepcja trójpłatowego wirnika, ale dosyć często można także spotkać siłownie z dwoma łopatami. Rozwiązanie to daje redukcje kosztów przedsięwzięcia oraz spadek masy wirnika. Wymaga jednak większej prędkości obrotowej, aby uzyskać moc wyjściową porównywalną z maszyną trój płatową, co w połączeniu z większym hałasem i mniej harmonijnym wyglądem zdecydowało o słabnącej popularności tego rozwiązania. Poza tym piasta takiego wirnika musi mieć możliwość odchylania się, aby wytłumić przeciążenia związane z przechodzeniem łopat przez obszar za wieżą.

Rys.20 Przykłady elektrowni wiatrowych z wirnikami jedno i dwupłatowymi[41].

Istnieją także wirniki jednopłatowe, jednak są bardzo rzadko spotykane. Odnoszą się do nich te same wątpliwości co do konstrukcji dwupłatowych, z tym, że wymagają jeszcze większych prędkości obrotowych i są głośniejsze. Jedyną zaletą są niższe koszty.

• Podsumowanie

Energia wiatrowa jest jednym z najbardziej opłacalnych ekologicznych źródeł energii. Na dzień dzisiejszy zasoby energii wiatrowej znacznie przewyższają zapotrzebowanie energetyczne całego świata. Lawinowy rozwój tej technologii pozwolił na rozwój elektrowni nie tylko nad wybrzeżami morskimi, ale również w głębi lądu. Pomijając względy ekologiczne wytwarzanie energii wiatrowej ma również silne wsparcie w dziedzinie ekonomii. Ten sposób wytwarzania energii jest obecnie najbardziej opłacalnym. Stosunkowo przystępny koszt siłowni wiatrowych oraz odnawialność źródeł powoduje tak ogromny wzrost zainteresowaniem tą technologią.

Polska jak pokazują mapy izowent leży w dość korzystnym regionie ,jeśli chodzi o wykorzystanie wiatru do produkcji energii .Część linii nadmorskiej ma podobne parametry wietrzności co inne kraje np. Dania, która jest w czołówce pod względem instalowanych siłowni .

Dlatego też w dobie szybkiego rozwoju technologicznego budowy siłowni i coraz droższej energetyki konwencjonalnej, pojawia się realna szansa kogeneracji wiatru na energię elektryczną na terenach Polski ,a co za tym idzie dołączenie do światowej czołówki producentów „ czystej energii” .

 

Jeśli potrzebujesz pomocy w napisaniu pracy z zakresu ochrony środowiska, to polecamy serwis pisanie prac - prace z ekologii i innych kierunków pisane na (prawie) każdy temat.

Holandia jest krajem nizinnym. Ok. 1/4 całego obszaru kraju zajmują depresje, czyli obszary leżące poniżej poziomu morza, 1/3 powierzchni Holandii wznosi się do wysokości 1 m n.p.m., nieco więcej niż 1/10 obszaru osiąga wysokość przekraczającą 10 m n.p.m. Najwyżej położony punkt kraju, wzniesienie Vaalserberg, osiąga zaledwie 321 m n.p.m., punkt najniżej położony znajduje się zaś na dnie Polderu Księcia Aleksandra 6,3 m p.p.m.

Na wschodzie i południu kraju wyodrębnia się strefa wysoczyzn, porozcinanych szerokimi dolinami płynących w kierunku zachodnim rzek. Wysoczyzny zbudowane są z piasków i żwirów rzecznych, a na ich powierzchni spotyka się wały moren czołowych pozostawionych przez lądolód skandynawski.

Na północ i zachód od wysoczyzn rozciąga się pas równin pomorskich. Obszary te, będące do niedawna morzem, powstały wskutek wypełniania się zalewu morskiego osadami rzecznymi i morskimi. Są one położone poniżej poziomu morza, przed zalaniem chroni je pas wydm, biegnący wzdłuż wybrzeży Morza Północnego na uformowanej przez prądy morskie mierzei, oraz budowane przez człowieka wały ochronne. To właśnie ten obszar na terenie Holandii charakteryzuje się wysokimi prędkościami wiatru (5-6 m/s).

Holandia pozostaje pod wpływem klimatu umiarkowanego, oceanicznego. Roczna amplituda temperatury jest niewielka, lata stosunkowo chłodne, a zimy łagodne. Średnia temperatura stycznia notowana w stolicy (Amsterdam) wynosi 2 °C, lipca zaś 17 °C. Roczna suma opadów 650 mm.

Energetyka wiatrowa w Holandii odgrywa kluczową rolę w transformacji energetycznej kraju i realizacji polityki zrównoważonego rozwoju. Holandia, ze względu na swoje położenie geograficzne nad Morzem Północnym oraz rozległe niziny, posiada znaczny potencjał wiatrowy zarówno na lądzie, jak i na morzu. W ostatnich dekadach kraj ten systematycznie rozwijał technologie wiatrowe, stawiając na zwiększenie udziału energii odnawialnej w bilansie energetycznym, ograniczenie emisji gazów cieplarnianych oraz zmniejszenie zależności od paliw kopalnych. Holandia jest jednym z liderów w zakresie budowy morskich farm wiatrowych, a doświadczenie kraju w integracji energetyki wiatrowej z systemem elektroenergetycznym jest wykorzystywane w projektach międzynarodowych.

Jednym z najważniejszych kierunków rozwoju energetyki wiatrowej w Holandii jest energia wiatrowa na morzu (offshore). Holandia wykorzystuje rozległe wody Morza Północnego do budowy farm wiatrowych, które generują znaczące ilości energii elektrycznej. Inwestycje offshore charakteryzują się dużą mocą zainstalowaną i wysoką efektywnością, dzięki silnym i stosunkowo stałym wiatrom nad morzem. W ramach strategii rządu holenderskiego do 2030 roku planowane jest osiągnięcie mocy zainstalowanej offshore wynoszącej kilkanaście gigawatów, co ma istotny wpływ na dekarbonizację sektora energetycznego oraz realizację celów klimatycznych Unii Europejskiej.

Równolegle rozwija się energia wiatrowa na lądzie (onshore), która stanowi istotny element miksu energetycznego Holandii. Turbiny wiatrowe lądowe są instalowane głównie w północnej i wschodniej części kraju, gdzie warunki wiatrowe są najbardziej korzystne. Holenderska polityka energetyczna wspiera rozwój turbin wiatrowych w społecznościach lokalnych poprzez programy współfinansowania, mechanizmy własności współdzielonej oraz zachęty podatkowe. Energia lądowa pozwala nie tylko na produkcję energii elektrycznej, ale także na rozwój lokalnej gospodarki i tworzenie miejsc pracy w sektorze energii odnawialnej.

Holandia kładzie duży nacisk na integrację energetyki wiatrowej z systemem elektroenergetycznym. Z uwagi na zmienność produkcji energii wiatrowej, konieczne jest stosowanie rozwiązań technologicznych, takich jak magazyny energii, inteligentne sieci elektroenergetyczne oraz systemy prognozowania wiatru. Równoważenie podaży i popytu w czasie rzeczywistym pozwala na stabilne funkcjonowanie sieci i zwiększenie udziału energii odnawialnej w miksie energetycznym. Holandia rozwija także transgraniczne połączenia elektroenergetyczne, co umożliwia handel energią i wspiera bezpieczeństwo energetyczne w regionie.

Ważnym aspektem energetyki wiatrowej w Holandii jest polityka wspierająca rozwój OZE i dekarbonizację. Rząd holenderski wprowadził szereg instrumentów finansowych i regulacyjnych, takich jak systemy aukcji energii odnawialnej, dotacje inwestycyjne, ulgi podatkowe i taryfy gwarantowane. Polityka ta sprzyja inwestorom prywatnym i publicznym w realizacji projektów wiatrowych zarówno na lądzie, jak i offshore. Holandia prowadzi również aktywną współpracę międzynarodową w zakresie wymiany doświadczeń, standardów technicznych i innowacji w energetyce wiatrowej, co zwiększa konkurencyjność krajowego sektora OZE.

Energetyka wiatrowa w Holandii przynosi także korzyści środowiskowe i społeczne. Produkcja energii z wiatru pozwala na znaczne ograniczenie emisji dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych, co jest kluczowe dla osiągnięcia celów klimatycznych. Wdrożenie technologii wiatrowych przyczynia się do ochrony jakości powietrza, ograniczenia smogu oraz redukcji wpływu energetyki konwencjonalnej na środowisko naturalne. Społeczności lokalne korzystają z inwestycji w turbinach wiatrowych poprzez tworzenie miejsc pracy, rozwój infrastruktury oraz mechanizmy udziału społecznego w zyskach z produkcji energii.

Holandia stawia także na innowacje technologiczne w energetyce wiatrowej, takie jak większe turbiny o zwiększonej mocy, pływające farmy wiatrowe, inteligentne systemy monitorowania i utrzymania turbin oraz integracja z magazynami energii i sieciami elektroenergetycznymi. Wdrażanie innowacji zwiększa efektywność energetyczną, obniża koszty produkcji energii i minimalizuje wpływ inwestycji na środowisko i krajobraz. Badania i rozwój w sektorze wiatrowym stanowią także impuls dla rozwoju przemysłu i sektora technologii odnawialnych w Holandii.

Energetyka wiatrowa w Holandii jest jednym z filarów transformacji energetycznej kraju i realizacji polityki klimatycznej. Rozwój farm wiatrowych offshore i onshore, integracja z systemem elektroenergetycznym, innowacje technologiczne, wsparcie regulacyjne i finansowe oraz korzyści środowiskowe i społeczne czynią Holandię jednym z liderów w dziedzinie energetyki odnawialnej w Europie. Energetyka wiatrowa nie tylko wspiera dekarbonizację i zrównoważony rozwój, ale również stwarza możliwości dla rozwoju lokalnej gospodarki i wzrostu innowacyjności w sektorze energetycznym.

Jeśli potrzebujesz pomocy w napisaniu pracy z zakresu ochrony środowiska, to polecamy serwis pisanie prac - prace z ekologii i innych kierunków pisane na (prawie) każdy temat.