VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY V KRUŠNÝCH HORÁCH

Transkript

1 INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ CZ.1.07/1.1.00/ VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY V KRUŠNÝCH HORÁCH ING. JANA ČERNÁ TENTO DOKUMENT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY

2 Větrné elektrárny v Krušných horách - 1 -

3 Obsah 1.HISTORIE VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY -3-2.VĚTRNÁ ENERGIE PRINCIP A FUNGOVÁNÍ VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY.-7-4.TEORIE VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY -8- Teoreticky dosažitelný výkon Účinnost DRUHY A ROZDĚLENÍ VtE -9- Mikro a malé elektrárny -10- Střední a velké elektrárny Rozdělení podle aerodynamického principu POPIS VtE Regulace výkonu VÝHODY A NEVÝHODY VtE Často diskutované otázky VÝROBCI VĚTRNÝCH ELEKTRÁREN Encorn E VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY V ČECHÁCH.-23- Možnosti a perspektivy Investice skupiny ČEZ VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY V KRUŠNÝCH HORÁCH.-24- Kryštofovy Hamry Klíny Boží dar- Neklid Petrovice Čížebná Nový Kostel Podmíleská výšina Loučná Nová ves III Nová ves II Nové Město Mníšek Hora Svatého Šebestiána VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY VE SVĚTĚ MENŠÍ REVOLUCE VE VĚTRNÉ ENERGETICE ZÁVĚR

4 1. Historie větrné energie Otáčivý pohyb naší planety a vliv slunečního záření způsobují pravidelné proudění vzduchu nad mořem i pevninou. Technicky využitelný potenciál energie větru se odhaduje na TWh za rok. Možnost využití energie větru si lidé uvědomili velmi brzy, vítr byl zřejmě první živel, který se člověku podařilo ovládnout. Lze doložit, že Egypťané používali sílu větru k pohonu lodí již 5000 let př. n. l. Prvními prakticky využitelnými stroji se však staly větrné mlýny. V Číně a Persii se používaly již v 7. století. V 10. století se prostřednictvím Arabů objevují ve Španělsku a do ostatních evropských zemí postupně pronikaly ve 12. a 13. století. Význam větrné energie vrcholil v 16. století. V 17. století dosáhl jejich počet V Čechách, na Moravě a ve Slezsku se větrná energie využívala v 18. a 19. století. Svědčí o tom asi 260 zcela nebo částečně zmapovaných lokalit, kde dříve stávaly větrné mlýny. Pro Holandsko se staly stejně typické jako tulipány. Jenom v oblasti řeky Zaan (severozápadně od Amsterodamu) jich bylo více než 700. Na rozdíl od Anglie a Německa, kde hlavním zdrojem energie bylo uhlí, v Holandsku v té době byly hlavním energetickým zdrojem právě větrné stroje.v roce 1850 mohl být výkon všech větrných mlýnů kolem MW. Jak sám název napovídá, tyto stroje se používaly k mletí obilí. Stejný princip se však používal i ke zpracování cukrové třtiny, k čerpání vody atd. Prvním mužem, který se vážně zabýval myšlenkou vyrábět "pomocí vzduchu" elektřinu a který zřejmě také jako první na světě zhotovil větrný motor vyrábějící elektrický proud byl Poul la Cour ( ). Bylo to v roce 1891 a vyrobený proud používal pro elektrolýzu ve své škole. Všechny tyto větrné motory pracovaly na odporovém principu: vítr se opírá do lopatky (např. ve tvaru rovinné desky), která mu klade odpor a tím se vyvíjí síla otáčející rotorem. Účinnost takovéhoto motoru je velmi nízká a zdaleka nedosahuje ani 20 %. To ve třicátých letech vedlo ke konstrukci větrných strojů pracujících na vztlakovém principu, kdy vítr obtéká lopatku, jež má profil podobný letecké vrtuli (křídlu)

5 Účinnost větrného motoru této konstrukce může převýšit i 50 %. Aby mohla být energie větru takto využita, musí rychlost lopatek mnohonásobně převyšovat rychlost větru. Přitom platí pravidlo, že čím menší je počet lopatek (křídel), tím vyšší je tzv. koeficient rychloběžnosti (poměr obvodové rychlosti konce křídel k rychlosti větru), tím rychleji se rotor otáčí. Proto mívají tyto větrné stanice pouze jedno, dvě nebo tři křídla. Takovéto konstrukce se začaly objevovat v době II. světové války a jejich výstavba vrcholila v 50. letech, kdy se objevily v mnoha zemích světa. Další kus historie větrných motorů se odehrával v 80. letech v Kalifornii, kde v průsmyku San Gorgonio byla vybudována jedna z prvních větrných farem s turbinami (pracuje dodnes). Později byly budovány další farmy. Jejich výkon se velmi různí, od několik stovek kilowattů u těch malých až po ty velmi velké, jako je např. v průsmyku Tehachapi. Tento průsmyk patří mezi největrnější místa na zeměkouli a tak elektrárna dává ročně 1,3 TWh ( kwh)! některé z těch menších se vešly i do Evropy (Velká Británie)

6 Aby mohl rotor co nejvíce převzít energii větru, je hlava větrné elektrárny, tzv. gondola, umístěna na stožáru otáčivě. K nařízení osy rotoru směrem k větru slouží postranní větrné kolo nebo elektromotor. Tuto nevýhodu odstraňují konstrukce větrných motorů se svislou osou otáčení. Rozhodující popud pro zařízení tohoto druhu dal už v roce 1930 Francouz George J. Darreius, ale tehdy mu nikdo nepřikládal valný význam. Teprve energetická krize počátku 70. let oprášila i systém Darius. Samozřejmě, že v podobě, jaká odpovídala tehdejšímu stavu techniky. Svislý rotor má zpravidla dva nebo tři listy, v příčném řezu tvarované opět jako letecký profil. K dalším výhodám tohoto systému patří to, že odpadá nákladná konstrukce otočné gondoly a generátor je umístěn na zemi, takže se snadno udržuje. Ke spuštění se musí použít pomocný elektromotor Množství větrných elektráren poměrně uspokojivě stoupá. Ve Spojených Státech je celkový instalovaný výkon těchto elektráren MW, v Dánsku 520 MW, v Německu 330 MW. Za posledních 10 let jich bylo vybudováno více než A to i přesto, že stupeň využití těchto elektráren je poměrně nízký (výše uvedená účinnost přes 50 % je účinnost vlastního zařízení, když však vezmeme v úvahu, že činnost a výkon elektrárny jsou závislé na existenci a vhodné intenzitě větru, je využití elektrárny %), což vede k nepříznivému poměru pořizovacích a provozních nákladů na straně jedné a vyrobených kilowathodinách na straně druhé. Naše republika nemá tak výhodné podmínky pro využití větrné energie jako Kalifornie nebo nebo přímořské státy. Přesto každá investice, která umožní výrobu elektrické energie a ušetří tuny oxidu siřičitého, oxidu dusíku, oxidu uhličitého nebo popílku je dobrou investicí

7 2. Větrná energie Vítr vzniká v atmosféře na základě rozdílu atmosférických tlaků jako důsledku nerovnoměrného ohřívání zemského povrchu. Teplý vzduch stoupá vzhůru, na jeho místo se tlačí vzduch studený. Zemská rotace způsobuje stáčení větrných proudů, jejich další ovlivnění způsobují morfologie krajiny, rostlinný pokryv, vodní plochy Vítr patří k nevyčerpatelným (obnovitelným) zdrojům energie.energie větru patří k historicky nejstarším využívaným zdrojům energie. V České republice jsou možnosti využití energie větru, vzhledem k přírodním podmínkám (vnitrozemské klima s nepravidelným prouděním vzduchu), dosti omezené. Vhodné lokality pro využití větrné energie jsou většinou ve vyšších nadmořských výškách, kde vítr dosahuje vyšších rychlostí (nad 5m/s). Při využití všech lokalit s rychlostí větru vyšší než 4,8m/s by bylo možné v České republice vyrobit až 5 TWh elektrické energie, tj. 8,5% současné spotřeby el. energie. Charakteristiky a základní termíny Vítr je určen dvěma veličinami, a to rychlostí a směrem. Směr větru udává, ze které světové strany vítr vane. Sledováním směru větru a grafickým zaznamenáním výsledků získáme tzv. větrnou růžici, v níž je příslušnému směru přiřazena také rychlost a procentuální četnost větru vanoucího určitým směrem. Rychlost větru se sleduje pomocí anemometru. Rozložení rychlosti větru se vyjadřuje sloupovým grafem, kde je každé rychlosti větru přiřazeno číslo, vyjadřující její procentuální podíl na celkové době, po kterou byl vítr sledován. Odhadem je možné rychlost větru stanovit vizuálně a výsledky srovnat s Beaufortovou stupnicí síly větru

8 Beaufortova stupnice síly větru Větrná energie je označení pro oblast technologie zabývající se využitím větru jako zdroje energie. Větrná energie je propagována jako čistý obnovitelný zdroj energie a subvencemi je podporováno její využití. Téma je velmi kontroverzní a vede se o něm živá debata. V roce 2004 větrné elektrárny vyrobily pouze 0,01% procenta celkové energie v ČR. Nejobvyklejším využitím jsou dnes větrné elektrárny, které využívají síly větru k roztočení vrtule (větrná turbína). K ní je pak připojen elektrický generátor. Získaná energie je přímo úměrná třetí mocnině rychlosti proudící vzdušné masy, proto větrné elektrárny po většinu doby nedosahují nominálních hodnot generovaného výkonu. V historii se místo převodu na elektřinu přímo konala nějaká mechanická práce. Větrný mlýn například mlel obilí, větrnými stroji se čerpala voda, lisoval olej, stloukala plsť nebo poháněly katry. Vítr se také používá k pohonu dopravních prostředků, nejvíce u lodí (plachetnice). 3. Princip fungování větrné elektrárny Působením aerodynamických sil na listy rotoru převádí větrná turbína umístěná na stožáru energii větru na rotační energii mechanickou. Ta je poté prostřednictvím generátoru zdrojem elektrické energie. Podél rotorových listů vznikají aerodynamické síly; listy proto musejí mít speciálně tvarovaný profil, velmi podobný profilu křídel letadla. Se vzrůstající rychlostí vzdušného proudu rostou vztlakové síly s druhou mocninou rychlosti větru a energie vyprodukovaná generátorem s třetí mocninou. Je proto třeba zajistit efektivní a rychle pracující regulaci výkonu rotoru tak, aby se zabránilo mechanickému a elektrickému přetížení věrné elektrárny. Obsluha větrné elektrárny je automatická. Životnost nové větrné elektrárny se udává 20 let od uvedení do provozu. Výroba elektrické energie [kwh,mwh,gwh] zpravidla se vztahuje k období 1 roku (=> MWh/rok ap.) Závisí na: 1) větrných poměrech v prostoru rotoru 2) vlastnostech větrné elektrárny dány výkonovou křivkou 3) technických a dalších okolnostech (poruchy) - 7 -

9 4. Teorie větrné elektrárny Teoreticky dosažitelný výkon Proudící vzduch předává lopatkám větrné elektrárny část své kinetické energie. Albert Betz v roce 1919 odvodil teoreticky maximální dosažitelnou účinnost větrného stroje na 59% (Betzovo pravidlo). Kinetická energie větru se v turbíně mění na energii otáčivého pohybu a následně v generátoru na energii elektrickou. Teoreticky dosažitelný výkon činí v případě jednotkové plochy kde Kb je Betzův koeficient 0,59 Pro reálné turbíny s průměrem rotoru D (tedy délkou lopatky D/2) se používá vzorec rovný 0,59 kde Cp je součinitel výkonnosti, v ideálním případě Ps= 0,5 Cp*S*ρ*v3 ρ hustota vzduchu, v rychlost větru,s-plocha opsaná vrtulí Účinnost Součinitel výkonnosti je sám o sobě funkcí rychlosti větru a je dán konstrukčním řešením turbíny, konkrétně převodní křivkou úhlu natočení lopatek turbíny v závislosti na rychlosti větru. To, v kombinaci s kubickou závislostí na rychlosti větru způsobuje pronikavou závislost skutečného výkonu na rychlosti větru (při poloviční rychlosti je výkon osminový atd.). Další podstatnou hodnotou, definující účinnost větrného zdroje je koeficient ročního využití k, definovaný jako poměr skutečně odvedeného výkonu k teoreticky možnému výkonu zdroje za rok. V českých podmínkách se k pohybuje v mezích 0,1-0,2, pro velmi větrné lokality dosahuje teoreticky až 0,28. Statisticky podle dat za rok 2007 však dosahuje koeficient ročního využití větrných elektráren v ČR pouze 12,71 % (za rok 2005 to bylo pouze 11 %) Hodnota ovšem značně závisí na zvolené lokalitě - 8 -

10 5. Druhy a rozdělení VtE Mikroelektrárny Pro napájení jednotlivých zařízení nedodávají energii do sítě, výkon do cca 1 kw Malé elektrárny Pro napájení velkých zařízení nebo stavení, obvykle nedodávají energii do sítě, výkon do cca 15 kw Velké elektrárny Pro napájení vesnic a měst, vždy dodávají energii do sítě, výkon stovky kw až jednotky MW Zatímco mikroelektrárny na svém výstupu dávají napětí 12V nebo 24 V a výkon v rozsahu 1W až cca 1kW a malé elektrárny napětí 230 V (příp. 400 V), s výkonem do cca 15 kw, střední a velké elektrárny již poskytují vyšší napětí, někdy v až řádu kv a výkony až 3 MW na jednu větrnou elektrárnu. Větrné elektrárny malých výkonů do 5 kw se používají převážně pro dobíjení akumulátorů. Elektrárny o výkonech pět až 20 kw lze použít pro přímé zásobování domácností elektrickou energií (ohřev TUV), nebo pro dodávky energie do veřejné sítě. Elektrárny vyšších výkonů než 20 kw se používají pro dodávky do veřejné sítě, jejich výkon je již poměrně vysoký pro přímé využití v domácnosti a veřejná síť je zároveň největším akumulátorem

11 Mikroelektrárna Tyto typy větrných elektráren jsou pro osobní použití nebo malé firmy velmi vhodné. Jsou takovou alternativou k slunečním článkům v místech, kde je dost větrno a naopak méně svítí slunce. Mikroelektrárny s malými výkony (cca 100 W) tak mohou například napájet osvětlení reklamních panelů podél dálnic, aktivní inteligentní dopravní značky, měřiče teploty a hodiny apod. Jejich skládací verze mohou sloužit v přírodě jako mobilní nabíječe akumulátoru, napájení světlení, vařiče, malého topení, vysílačky, počítače nebo televizoru. Malé elektrárny Malé větrné elektrárny již poskytují výkony i mnoho jednotek kw, což již na spotřebu velké chaty nebo běžného rodinného, dobře zatepleného domku stačí. Například výkon od 1 kw již plně postačuje na čerpání vody ze studně a její rozvod do kohoutků v objektu. Tyto elektrárny často vyrábí elektřinu pomocí synchronních generátorů buzených permanentními magnety s výstupním napětím 24 V nebo klasických 230 V, příp. 400V. Pro správnou volbu je nutné správně spočítat spotřebu a zvolit výkon elektrárny, resp. jejího generátoru/turbíny. Takový typický domek má roční spotřebu cca 9400 kwh za rok, čemuž odpovídá cca 780 kw za měsíc. V závislosti na průměrné rychlosti větru je vhodné volit výkon elektrárny 5 až 10 kw. Výkon 1.5 kw v místě s průměrnou rychlostí větru cca 6 m/s pak za měsíc vygeneruje cca 300 kwh. Z pohledu konstrukce mohou vypadat různě. Zatímco malé elektrárny s výkonem okolo 1 až 5 kw mohou ještě vypadat jako "větší" mikroelektrárny - viz. obrázek 6., konstrukce pro výkony na 10 kw již někdy vypadají jako zmenšeniny těch středních a velkých, tzn. mají již gondolu vybavenou převodovkou (Gear-Box), brzdou (Brake) a generátorem (Generator) připojené přes hřídel (Main Shaft) na rotor vrtule s listy (Blades). Vše je pak připevněno na sloupu (Tower), kterým vedou výkonové a signálové kabely - Střední a velké elektrárny Elektrárny velkých výkonů (300 až 3000 kw) jsou určeny k dodávce energie do veřejné rozvodné sítě. Mají asynchronní nebo synchronní generátor, který dodává střídavý proud o napětí 660 V a vyšších, a tudíž nemohou pracovat jako autonomní zdroje energie. Existují i elektrárny se speciálním mnohapólovým generátorem, který nevyžaduje převodovou skříň. Většina elektráren má konstantní otáčky regulované natáčením listů a proměnným převodovým poměrem převodovky. Některé typy mají i dvě rychlosti otáčení. Některé střední elektrárny mohou však mít i proměnné otáčky podle okamžité rychlostí větru. V praxi se používají většinou větrné elektrárny s horizontální osou rotace a u velké elektrárny mají průměr rotoru až 80 m a věž o výšce více než 80 metrů. Trendem poslední doby je zvětšování výkonu větrných elektráren a zvyšování stožárů. Nejnovější zařízení instalovaná ve světě pracují s generátorem o výkonu až 3 MW, který je na tubusu dosahujícím výšky kolem 100 metrů. Důvodem jsou nižší měrné náklady na výrobu energie a optimální využití lokalit, kterých je omezený počet. K zefektivnění provozu a snížení nákladů na projektování a výstavbu se velké elektrárny sdružují do skupin (obvykle 5 až 30 elektráren) tzv. větrných farem

12 Rozdělení podle aerodynamického principu Podle koncepce lze větrné motory rozdělit na motory s horizontální a vertikální osou rotace. Větrné elektrárny s horizontální osou rotace jsou v současné době nejrozšířenější. Dle řešení je můžeme dále rozdělit na větrné elektrárny s vrtulí a lopatkovými koly. Větrné motory s horizontální osou rotace jsou zobrazeny na obr.1,větrné motory s vertikální osou rotace obr. 2. Obr. 1. Větrné motory s vodorovnou osou rotace. Obr. 2. Větrné motory se svislou osou rotace

13 Vztlakové s vodorovnou osou otáčení - vítr obtéká lopatky s profilem podobným letecké vrtuli. Na podobném principu pracovaly již historické větrné mlýny, nebo tak pracují větrná kola vodních čerpadel (tzv. americký větrný motor). Při stejném průměru rotoru v zásadě platí nepřímá závislost počtu listů a frekvence otáčení. Moderní elektrárny mají obvykle tři listy, byly však vyvinuty i typy s jediným nebo se dvěma listy. Odporové - pracují na vztlakovém principu, kdy existují také elektrárny se svislou osou otáčení, některé pracují na odporovém principu (typ Savonius, jako misky anemometru) nebo na vztlakovém principu (typ Darrieus). Výhodou elektráren se svislou osou pracujících na vztlakovém principu je, že mohou dosahovat vyšší rychlosti otáčení a tím i vyšší účinnosti, není je třeba natáčet do směru převládajícího větru. Elektrárny se svislou osou otáčení se v praxi příliš neuplatnily, neboť u nich dochází k mnohem vyššímu dynamickému namáhání, které značně snižuje jejich životnost. Nevýhodou je malá výška rotoru nad terénem, tj. i menši rychlost větru. V praxi se téměř nepoužívají

14 6. Popis VtE Struktura střední a velké větrné elektrárny je velmi podobná a skládá se z níže uvedených částí. Rozdíl je často jen ve velikosti a dimenzování mechanických částí a pak v provedení gondoly/strojovny a samotné věže. Velké elektrárny mají dutý tubus věže se schody či výtahem a velkou strojovnu - viz obrázek 9. Popis částí velké větrné elektrárny: 1 - rotor s rotorovou hlavicí a listy 2 - brzda rotoru 3 - planetová převodovka 4 - spojka 5 - generátor 6 - servo-pohon natáčení strojovny 7 - brzda točny strojovny 8 - ložisko točny strojovny 9 - čidla rychlosti a směru větru 10 - několikadílná věž elektrárny 11 - betonový armovaný základ elektrárny 12 - elektrorozvaděče silnoproudého a řídícího obvodu 13 - elektrická přípojka Struktura velké větrné elektrárny

15 Rotor Vrtule je větrný motor s nejvyšší dosažitelnou účinností, která může dosahovat až 59%. Jde o rychloběžný typ větrného motoru, rychloběžnost může dosahovat hodnot až deseti. Maximální účinnost se ale obecně dosahuje při rychloběžnosti šest. Počet listů rychloběžné vrtule bývá jeden až čtyři, přičemž nejrozšířenější jsou dvoj a trojlisté vrtule. Maximální, jmenovitý výkon, který lze získat při daném průměru vrtule D a dané rychlosti větru v lze orientačně vypočítat dosazením do vztahu: kde P v D maximální jmenovitý výkon ve W, rychlost větru v m/s, průměr vrtule v m. Rychloběžný větrný motor má malý počet listů a tím je jeho cena relativně nízká ve srovnání s mnohalopatkovým rotorem. Namáhání listu rychloběžných motorů poryvy větru je méně významné, protože listy rotoru těchto konstrukcí jsou dimenzovány pro výrazně vyšší odstředivé síly. Je - li větrný motor v klidu, je axiální tlak na disk rotoru rychloběžných konstrukcí menší, než kdyby se otáčel, takže ohybové namáhání listu rotoru není tak významné. Nevýhodou rychloběžných větrných motorů je malý počáteční točivý moment a proto je nutné vybavit tyto stroje buď nuceným elektrickým rozběhem, nebo u menších typů dvojstupňovou regulací, kde jeden stupeň nastaví rotor do rozběhové polohy která je charakteristická velkým úhlem nastavení a tím i vyšší hodnotou rozběhového momentu. Teprve po rozběhu se rotor přestaví do pracovní polohy. U menších typů je přestavení realizováno mechanicky, u větších obvykle hydraulicky. Vrtule pro rychloběžný typ větrné elektrárny má nejvyšší možnou dosažitelnou účinnost ze všech ostatních typů, max. 45%. Listy vrtule ("křídla" elektrárny), kterých zpravidla bývá 1 až 4, jsou vyrobená ze sklolaminátu podle přesně propočítaných profilů. Jejich délka se pohybuje od 30 do 40 metrů, průměr rotoru je tedy 60 až 80 metrů, v poslední době i větší. Při 25 otáčkách/min tak dosahují za provozu konce křídel rychlosti přes 300 km/h! Jejich natáčení kolem vlastní podélné osy je jedním z prvků regulace chodu elektrárny. Fouká-li příliš silný vítr nebo je-li nutné elektrárnu odstavit z jiného důvodu, listy křídel se natočí kolem své osy tak, že vítr rotorem neotočí. Rotor je pak zajištěn brzdou. Převodovka U větrných elektráren slouží k převodu velkých jmenovitých otáček rotoru na poměrně nízké jmenovité otáčky generátoru. Používají se několikastupňové převodovky na jejichž těleso je obvykle přímo připojena brzda. Ovšem v dnešní době existují i bezpřevodovkové systémy: Bezpřevodovkové řešení je založeno na využití nízkorychlostních multipólových generátorů, které však mají velké rozměry, což může způsobit jisté problémy v transportu, zejména v megawattové třídě. Na druhé straně se významně sníží počet strojních částí. Není potřebná rozměrově velká převodovková skříň, odpadají spojovací prvky, je zmenšený počet rotujících prvků, zjednodušila se gondola a konec konců je jednodušší údržba

16 Generátor Stejnosměrné jsou vhodné pouze pro mikroelektrárny, které produkují stejnosměrné napětí 12 nebo 24 V. Asynchronní produkují střídavý proud a napětí => jsou připojitelné k síti. Nevyžadují složitý připojovací systém - pouze se sledují, otáčky což rozhoduje o okamžiku připojení k síti. Synchronní jsou vhodné pro malé, střední i velké větrné elektrárny - mají velkou účinnost. Mnohapólové generátory jsou schopny pracovat s velkým rozsahem rychlostí větru i bez převodovky. Generátor mění mechanickou energii hřídele na energii elektrickou. V moderních elektrárnách se můžeme setkat s 2 typy generátorů. Pokud elektrárna obsahuje převodovku pak se využívá asynchronní generátor s vinutým rotorem(kroužkový). U bezpřevodovkových technologií pak generátor synchroní. Generátory používané ve větrných elektrárnách lze rozdělit tedy do dvou skupin: synchronní generátory (alternátory) asynchronní generátory Pro malé elektrárny se obvykle používají stejnosměrné generátory, které umožňují přímé dobíjení akumulátorů, popř. střídavé generátory běžněji na bázi permanentních magnetů s vhodným typem usměrňovače, které jsou v dnešní době levné. Ve větších větrných elektrárnách se používají synchronní a asynchronní generátory. Výhodou synchronních generátorů je poměrně velká účinnost a poměrně nízké pracovní otáčky. Jsou však schopny vyrábět proud a napětí požadovaných parametrů i při vysokých otáčkách, proto jsou použitelné pro široký rozsah rychlostí větru. V porovnání s asynchronními generátory jsou však mnohem dražší a vyžadují komplikovaný řídící systém, který je schopen snímat otáčky, napětí, fázový posun, okamžik připojení a odpojení k síti. Asynchronní generátory jsou levnější konstrukce, nemají žádné rotující kontakty, jsou velmi snadno přifázovatelné k síti, při připojení k síti se neprojevují oscilační jevy. Asynchronní generátor lze připojit k síti i když se jeho otáčky liší od synchronních o pět procent. Připojovací systém je velmi jednoduchý a sestává pouze ze zařízení sledujícího otáčky generátoru

17 Transformátor Z generátoru odchází elektrický proud o napětí V.Jelikož se elektrárna připojuje do sítě a napětím 22 nebo 35 kv,je důležitou součástí zařízení i transformátor který zajišťuje právě změnu napětí Systém natáčení do směru větru Ocasní plocha - hlavně u mikroelektráren, příp. malých elektráren - jednoduché mechanické řešení Boční pomocné rotory - malé a střední elektrárny Natáčení pomocnými motory - střední a velké elektrárny Ocasní plocha je nejjednodušší způsob natáčení rotoru do směru větru. Využívá se zejména u malých elektráren o výkonu do pěti kw. Podstata spočívá v tom, že strojovna větrné elektrárny je opatřena plochou podobnou ocasní ploše větrné korouhve, která je pevně spojena s rámem strojovny. Při změně směru větru tak vznikne točivý moment, který pootočí celou strojovnu do požadovaného směru. Zařízení je velmi jednoduché, spolehlivé a levné. Nevýhodou j e vznik značných gyroskopických momentů při otáčení strojovny, které způsobují namáhání hlavního hřídele větrné elektrárny na ohyb. Boční pomocné rotory jsou tvořeny dvojicí lopatkových kol nasazených na pastorek zabírající do ozubeného kola věnce pevně spojeného se strojovnou elektrárny. Při poryvu bočního větru se pomocné rotory roztočí a pozvolna natočí strojovnu do požadovaného směru. Výhodou je pomalé natáčení a tím velmi malé namáhání gyroskopickými momenty. Nevýhodou je složitější konstrukce. Natáčení pomocnými elektromotory se používá u větrných elektráren velkých výkonů připojených na síť. Skládá se ze snímacího členu v podobě větrné korouhve a anemometru, vyhodnocovací elektroniky a akčního členu, jenž představuje elektromotorem poháněný pastorek zapadající do ozubeného kola věnce. Věnec je opět pevně spojen se strojovnou tak jako v předešlém případě. Pokud čidla zaznamenají změnu směru větru, vyhodnocovací elektronika uvede v činnost pomocný elektromotor a tím dojde k pomalému natočení celé strojovny do požadovaného směru. Výhodou je přesné a pozvolné natočení do směru větru, nevýhodou je vyšší cena daná větší složitostí zařízení. Pro elektrárny větších výkonů je však toto zařízení nezbytné

18 Hydraulické brzdné systémy větrné elektrárny Mechanické brzdění rotačních pohybů větrné elektrárny se používá v případě řízeného odstavení turbíny a jako parkovací brzda natočení azimutu strojovny pro údržbu a opravy. Pro funkci změny geometrie listů rotoru se většinou nepoužívá mechanický brzdný systém. Pro menší větrné elektrárny je většinou brzděn hřídel rotoru turbíny. Pro výkony nad 600 kw se z důvodu vysokého kroutícího momentu používá brzdný systém hřídele mezi výstupem převodové skříně a generátorem. Pro zákaznická řešení brzdných hydraulických agregátů se používá modulární kompaktní provedení s centrálním blokem s vestavnými ventily, dalšími bloky pro brzdu generátoru, brzdu natáčení azimutu strojovny a bezpečnostním blokemzámku rotoru opatřeným akumulátorem. Stožár a rám strojovny Stožár malých větrných elektráren o výkonu do pěti kw obvykle tvoří trubkový stožár kotvený lany v jedné nebo několika výškách. U elektráren středních výkonů se používají příhradové stožáry. Z transportních důvodů jsou dělené na několik částí a spojují se až na místě instalace. Elektrárny velkých výkonů mohou mít stožár příhradový nebo tubusový. Výroba tubusů je sice technologicky náročnější, ale výhodou je možnost využití tubusu pro umístění kontrolních a řídících prvků. Základním problémem, který je nutno řešit při návrhu jakéhokoliv stožáru, jsou vlastní frekvence celého systému. Tyto frekvence musí být vhodnou konstrukcí a kotvením vyloučeny, jinak by mohlo dojít k havárii stožáru. Konstrukce rámu je tvořena u všech velikostí elektráren ocelovým svařencem s tenkostěnných uzavřených profilů. Některé konstrukce využívají samonosné těleso převodové skříně, na které jsou připevněny všechny ostatní součásti strojovny

19 Regulace výkonů Aby zvyšování rychlosti větru, které vede ke zvyšování výkonu, nezpůsobilo poškození generátoru, musí být vhodným způsobem snížen výkon dodávaný vrtulí. K tomuto účelu se používají různé způsoby regulace výkonu vrtule, charakteristické pro jednotlivé typy VTE. Regulace Stall (pasivni): Rotor elektrarny ma pevne listy a pro regulaci využiva odtrženi proudnice vzduchu od listu rotoru při určite rychlosti větru. Po odtrženi dojde ke sniženi vykonu. Vyhody jsou o něco vyšši vyroba elektricke energie při vyššich rychlostech větru s větrnymi narazy a nižši pořizovaci naklady. V současne době se použiva i aktivni varianta regulace typu Stall, ktera spočiva v mirnem pomalem aktivnim natačeni listů v zavislosti na okamžitych klimatickych podminkach, např. hustotě vzduchu. - využívá aerodynamického stall efektu na profilu listů vrtule, který při vyšších rychlostech větru omezuje její výkon (tento efekt je mj. nepřítelem při konstrukci letadel a helikoptér) - listy vrtule se nemusejí naklápět - rychlost otáček vrtule bývá konstantní - rozšířen spíše v minulosti (do 90. let); dnes někdy koncepce tzv. active stall Regulace Pitch (aktivni): Využiva natačeni celeho listu rotoru podle okamžite rychlosti větru tak, aby byl celkovy naběh větrneho proudu v danem okamžiku optimalni (dosaženi nejvyšši vyroby). Vyhodou je vyšši vyroba elektricke energie zejmena při nižšich rychlostech větru, kdy se optimalizace - využívá naklápění listů vrtule - umožňuje měnit rychlost otáček => jemnější regulace výroby => kvalitnější dodávka proudu do sítě => nepatrně vyšší výroba - je možné zaparkovat elektrárnu vhodným natočením listů - v dnešní době převládá

20 7. Výhody a nevýhody VtE Výhody: napájení ve špatně dostupných místech - hory relativně velký výkon na rozměry při zálohování energie je nutná jen omezená doba větru jen málo zatěžuje životní prostředí větrná energie je obnovitelným nevyčerpatelným zdrojem energie při vlastní spotřebě elektrické energie se vyhneme přenosovým ztrátám při výrobě nejsou produkovány žádné škodlivé emise (SO2, CO2, NOx, popel) přebytky vyrobené elektrické energie může výrobce prodávat do veřejné rozvodné sítě na základě smluvního vztahu s distribuční společností (majitelem rozvodné sítě elektřiny) a tím může výrazně ovlivnit návratnost vložených finančních prostředků Nevýhody: složitá instalace elektrárny použití je jen na místech s optimálními větrnými podmínkami velké elektrárny svým vzhledem narušují krajinu vysoké investiční náklady nestabilní zdroj poměrně časově a finančně náročná předrealizační fáze při stavbě větrné elektrárny o vyšších výkonech je nutné vynaložit poměrně vysoké investiční náklady návratnost vložených finančních prostředků je závislá na využití vyrobené elektrické energie Často diskutované otázky Ohrožení ptáků a plašení zvěře Dle výzkumu britské Královské společnosti pro ochranu ptáků na základě měření ve Walesu připadá na každých deset tisíc ptáků pouze jedna smrtelná kolize. Neskonale větší problém pro ptactvo představuje automobilový provoz nebo vedení vysokého napětí. Dle výzkumu, který prováděl Ústav pro výzkum divoce žijících zvířat na veterinární univerzitě v Hannoveru, se provádělo srovnání území s větrnými elektrárnami a bez větrných elektráren. Výzkum nepotvrdil obavy, že by větrné elektrárny zapříčinily stěhování divoce žijící zvěře (zajíci, srnčí, lišky a další zvěř). Vliv na příjem televize a rádia Tento problém by se mohl vyskytnout tehdy, kdyby byly stožáry větrných elektráren umístěné v bezprostřední blízkosti antény vysílače. Běžný provoz příjmu rozhlasu, televize a sítě mobilních operátoru sítě GSM neruší

21 Vliv stínu rotující vrtule (tzv. diskoefekt) Tento jev se projeví pouze za slunečného počasí, je-li slunce nízko nad obzorem ráno nebo večer. Při umísťování větrných elektráren se již ve fázi projektu dbá na to, aby rušivý vliv jejich stínů zasahoval lidská obydlí co nejméně. Hlučnost větrných elektráren větrné elektrárny jsou zdrojem nežádoucího hluku[6]. Jeho hlavními původci (zde a dále jsou uvažovány zdroje, pracující s vrtulí na nabíhající vzdušný proud) jsou aerodynamické hluky obtékání listů vrtule, gondoly a dříku stavby, turbulence, vznikající obtékáním náběžné hrany listu, víry v okolí konců vrtulových listů, turbulence nad odtokovou hranou listu a hluk laminárního proudění. Dále je hluk produkován mechanickými částmi konstrukce (servomotory a jejich převody, čerpadla, chladicí ventilátory měničů a mechanismů) a generátorem. Mimo slyšitelnou oblast jsou větrné elektrárny významným zdrojem hluků v oblasti 2-31,5 Hz (infrazvuk). Hlučnost [Db] Vzdálenost [m] Infrazvuky Zdrojem infrazvuků jsou zejména mechanické části konstrukce větrných turbín. Pro stanovení jejich intenzity nelze používat hlukoměry s filtrem křivky A (ekvivalent citlivosti ucha), který infrazvuky potlačuje. Hluk větrných elektráren, emitovaný v infrazvukové oblasti vykazuje vysoké špičky, dosahující až 70 db (Vestas V-52,70 db na frekvenci 16 Hz, Vestas V db ve frekvenčním rozsahu 4-26 Hz). Infrazvukové vlnění se kromě vzdušné cesty šíří i konstrukcí dříku a základovou deskou do okolí. Hluky, typické pro větrný zdroj

22 8.Výrobci větrných elektráren DeWind (Německo) Enercon (Německo) Vyrábí VE bezpřevodovkového typu. Patří mezi 4 největší výrobce na světě, dominantní na německém trhu. Viz též Resec, s.r.o. Gamesa (Španělsko) Patří mezi 4 největšími výrobce na světě, dominantní na španělském trhu. GE Energy (USA) Patří mezi 4 největší výrobce na světě, dominantní na US trhu. Bývalý Enron. Fuhrländer (Německo) Nordex (Německo) Repower (Německo) Zastoupení v ČR viz EWCZ s.r.o. Siemens (Dánsko) Bývalý Bonus. Suzlon (Indie) Dominantní na indickém trhu. Vensys (Německo/ČR) Vyrábí VE bezpřevodovkového typu. Výrobu provádí v České republice ČKD NOVÉ ENERGO a.s. na základě licence. Vestas (Dánsko) Dlouhodobě největší výrobce na světě. Jeho součástí je bývalý Micon. Zastoupení v ČR Wikov (Česká republika) Nový český výrobce velkých větrných elektráren. WinWinD (Finsko/ČR) Na výrobě a dodávce elektráren spolupracuje ČKD Blansko

23 ENERCON E kw Nejpoužívanější 1. Nosič strojovny 5. Hlava rotoru 2. Motor pro natáčení gondoly 6. List rotoru 3. Generátor 4. Adaptér pro natáčení listu Základní údaje: Jmenovitý výkon: 2000 kw Průměr rotoru: 82 m Výška stožáru: m, různé typy Prototyp: podzim 2005 Začátek sériové výroby: 3. kvartál 2006 Koncepce: bezpřevodovková, proměnlivé otáčky rotoru, proměnlivý sklon listů rotoru Rotor a listy: Typ: otočná gondola s aktivním řízením sklonu listů Otáčení vrtule: ve směru hodinových ručiček Počet listů: 3 Plocha záběru vrtule: m2 Materiál listu vrtule: GFK epoxidová pryskyřice, integrovaná ochrana proti blesku Počet otáček: proměnlivý, 6 19,5 ot./min Obvodová rychlost: m/s Systém řízení sklonu listů: ENERCON blade pitch system s nouzovým napájením nezávisle pro každý list rotoru Hnací ústrojí a generátor: Náboj: pevný Hlavní ložiska: dvouřadá kuželíková/jednořadá válečková ložiska Generátor: přímo poháněný prstencový generátor ENERCON, synchronní, variabilní frekvence, napětí 440 V Brzdící systémy: - tři soběstačné systémy nastavování listů s nouzovým zdrojem - brzda rotoru - aretace rotoru Řízení polohy gondoly: aktivní s adaptivními převody, tlumení závislé na výkonu Startovací rychlost větru: 2,5 m/s Jmenovitá rychlost větru: 12 m/s Odpojovací rychlost větru: m/s

24 9. Větrné elektrárny v Čechách Začátek výroby novodobých větrných elektráren se datuje na konec 80. let minulého století. V současné době větrné elektrárny pracují v desítkách lokalit v ČR, jejich nominální výkon se pohybuje od malých výkonů (300 kw) pro soukromé využití až po 2 MW. V srpnu 2008 bylo v ČR podle údajů Energetického regulačního úřadu instalováno celkově více než 133 MW. Česká společnost pro větrnou energii letos očekává zdvojnásobení výroby elektřiny z větru oproti loňsku na hranici 250 GWh. Mezi výrobce patří několik českých firem, u velkých výkonů to jsou především dodavatelé z Německa.. Možnosti a perspektivy větrných elektráren v ČR Větrné elektrárny jsou čistý zdroj energie. Pomáhají snížit český příspěvek ke globálním změnám klimatu i závislost na cizích zdrojích. Vytvářejí nová pracovní místa a mohou představovat významný zdroj příjmů pro obce. Podle větrného atlasu ČR, vytvořeného Ústavem fyziky atmosféry Akademie věd ČR na základě podkladů Českého hydrometeorologického ústavu, je celoroční průměrná rychlost větru přes 4 m/s (ve výšce 10 m) a přes 5,3 m/s (ve výšce 30 m). Roční průměrná rychlost větru v lokalitě výstavby větrné elektrárny ve výšce osy rotoru navrhované elektrárny se předpokládá 6 a více m/s Česká republika ve využívání větrné energie zaostává. Díky garantovaným výkupním cenám obnovitelné elektřiny se však i u nás stavba větrných elektráren na mnoha místech začíná připravovat. Většina investorů plánuje ve zhruba celkem 40 lokalitách instalaci vesměs ověřené technologie s jednotkovým výkonem 2 až 3 MW a s využitím 100 metrového tubusu. Investoři předpokládají průměrné využití instalovaného výkonu více než 2100 hodin ročně (maximální přes hodin). To je zhruba dvojnásobek ve srovnání se staršími větrnými elektrárnami provozovanými na území České republiky, často na nevyhovujících lokalitách. Nové záměry proto buď využívají ty nejlepší větrné lokality a jsou ideálně navrženy, nebo očekávanou výrobu mírně přeceňují. Předpoklady o očekávaném proudění v dané lokalitě dokládají investoři stále častěji měřením, i když ani to zdaleka ještě není pravidlem. Často však nevycházejí z měření ve vlastní lokalitě, kde se má stavět větrná elektrárna, ale z nejbližšího dostupného měření (meteorologická stanice, vysílač mobilního operátora). Rozdílná věrohodnost takto pořízených dat je nabíledni. Plánované měrné investiční náklady se pohybují mezi krajními hodnotami 25 až 50 mil. Kč na instalovaný MW. Dlouhodobě mají větrné elektrárny určitou šanci stát se jedním ze zdrojů, který bude nahrazovat kapacitu z uhelných elektráren. Samy však nemohou nikdy velké zdroje úplně nahradit. Podle studie společnosti Euroenergy by v roce 2012 mohl instalovaný výkon ve větrných elektrárnách dosáhnout maximálně 1044 MW. Při 20% využití výkonu by výroba v těchto zdrojích mohla v nízkém scénáři dosáhnout v roce 2012 hranice 1828 GWh. Investice do větru Skupiny ČEZ Skupina ČEZ, coby největší domácí výrobce elektřiny, plánuje v následujících 15 letech investovat na výstavbu větrných elektráren zhruba 20 miliard korun. Cílem Skupiny ČEZ vyrábět v roce 2012 celkem 8 % energie z obnovitelných zdrojů

25 10. Větrné elektrárny v Krušných horách V České republice je nedostatek vhodných lokalit pro výstavbu větrných elektráren. Avšak Krušné hory jsou jednou z nejvhodnějších lokalit.obsazení hor VE je jak z naší tak německé starny.ročně zde fouká vítr o průměru 8 m/s což je v České republice ojedinělé.proto zde má v budoucnu vyrůst několik dalších VtE.Podle předběžných odhadů by bylo možné v Krušných horách postavit 320 až 340 větrných elektráren o jednotkovém výkonu 300 až 500 kw, tj. celkem až 170 MW (výkon 1 bloku starší uhelné elektrárny).ovšem už nyní se můžou pyšnit svoji největší větrnou farmu v ČR a dalšími větrnými velikány: Kryštofovy Hamry Klíny Boží Dar Neklid Petrovice Čižebná - Nový Kostel Podmíleská výšina Loučná Nová Ves Bouřňák Mníšek Hora Svatého Šebestiána

26 Kryštofovy Hamry Největší větrná farma v České republice. V jejím prostoru se nachází též menší větrná farma Podmileská výšina. poloha: střední část Krušných hor, v blízkosti vodní nádrže Přísečnice nadmořská výška: m počet elektráren: 21 typ elektráren: Enercon E-82 průměr rotoru: 82 m výška osy rotoru: 85 m instalovaný výkon jedné elektrárny: 2000 kw celkový instalovaný výkon větrné farmy: 42 MW uvedení do provozu: konec 2007 provozovatel: Ecoenerg Windkraft GmbH & Co. KG Výroba elektřiny netto:9,8 GWh Vyvedení výkonu:do sítí 110 kv regionu sever společnosti ČEZ Distribuce

27 Klíny poloha: střední část Krušných hor, západně od obce Klíny, 5 km severozápadně od Litvínova nadmořská výška: 830m počet elektráren: 2 typ elektráren: Enercon E-70 průměr rotoru: 71m výška osy rotoru: 85m instalovaný výkon: kw uvedení do provozu: 2007 provozovatel: Jiří Herzig poznámky: elektrárny jsou cca 800 m od sebe, jedna z nich je v lese Vyvedení výkonu:do sítí 110 kv společnosti SČE a.s

28 Boží Dar - Neklid Historie i současnost větrných elektráren v okolí obce Boží Dar je poměrně bohatá. Vedle již neexistující větrné elektrárny v lokalitě u hřbitova byly na vrchu Neklid na opačné straně obce postaveny nejprve přenesená elektrárna EWT-315 a poté dvě elektrárny Enercon E-33 V příštím roce přibude ještě E-48 o jmenovitém výkonu 800 kwa tudíž celkový instalovaný výkon dosáhne hranice 1,5 MW poloha: cca 1 km východně od obce Boží Dar, u silnice směrem na Klínovec, v těsném sousedství státní hranice s Německem. nadmořská výška: 1160m počet elektráren: 2 typ elektrárny: Enercon E-33 průměr rotoru: 33m výška osy rotoru: 50m instalovaný výkon jedné elektrárny: 330 kw celkový instalovaný výkon větrné farmy: 660 kw uvedení do provozu: 2006 provozovatel: BENOCO, s.r.o. Vyvedení výkonu:do sítí VN 22 kv

29 Petrovice poloha: východní konec Krušných hor, jihovýchodně od obce Petrovice nadmořská výška: 610m typ elektrárny: Enercon E-70 průměr rotoru: 71m výška osy rotoru: 85m instalovaný výkon: 2000 kw uvedení do provozu: 2005 provozovatel: SVEP, a.s. poznámky: V době zprovoznění nejvýkonnější větrná elektrárna v ČR. V lokalitě jsou nachystány základy pro 2 další větrné elektrárny a navíc stavební plošiny pro další 2 elektrárny (stav konec 2006)

30 Čižebná - Nový Kostel větrná farma poloha: západní okraj Krušných hor, severovýchodně od obce Nový Kostel nadmořská výška: 610m Vítkovice VE 315-II typ elektrárny: Vítkovice VE 315-II průměr rotoru: 30m výška osy rotoru: 33m instalovaný výkon: 315kW uvedení do provozu: 2004 Tacke TW 500-3x typ elektráren: Tacke TW 500 průměr rotoru: 40m výška osy rotoru: 40m instalovaný výkon jedné elektrárny: 500 kw uvedení do provozu: 2005 celkový instalovaný výkon větrné farmy: 1,815 MW

31 Podmileská výšina poloha: střední část Krušných hor, v blízkosti vodní nádrže Přísečnice nadmořská výška: 850m počet elektráren: 3 typ elektráren: Nordex N80 průměr rotoru: 80m výška osy rotoru: 80m instalovaný výkon jedné elektrárny: 2500 kw celkový instalovaný výkon větrné farmy: 7,5 MW uvedení do provozu: 2006 provozovatel: Green Lines Rusová, s.r.o

32 Loučná poloha: Krušné hory, na sever od Klínovce, mezi obcemi Loučná a Háj nadmořská výška: 935m počet elektráren: 3 typ elektráren: DeWind D4 průměr rotoru: 46m výška osy rotoru: 60m instalovaný výkon jedné elektrárny: 600 kw celkový instalovaný výkon větrné farmy: 1,8 MW uvedení do provozu: 2004 provozovatel: Green Lines Rusová, s.r.o

33 Nová Ves v Horách III poloha: centrální část Krušných hor, severovýchodně od obce Nová Ves v Horách, cca 5 km východně od Litvínova nadmořská výška: 730 m počet elektráren: 4 typ elektrárny: Repower MM92 průměr rotoru: 92 m výška osy rotoru: 80 m instalovaný výkon jedné elektrárny: 2000 kw instalovaný výkon větrné farmy: 8000 kw uvedení do provozu: 2008 provozovatel: Větrné elektrárny Strážný Vrch, a.s

34 Nová Ves v Horách II poloha: střední část Krušných hor, nedaleko Litvínova, východně od obce Nová Ves v Horách nadmořská výška: 760m počet elektráren: 2 (stav 2006) typ elektráren: Repower MD70 průměr rotoru: 70m výška osy rotoru: 65m instalovaný výkon jedné elektrárny: 1500 kw celkový instalovaný výkon větrné farmy: 3 MW uvedení do provozu: 2003(jedna elektrárna), 2004 poznámky: Jedná se o první větrné elektrárny této velikostní kategorie v ČR. Až do konce roku 2005 největší větrné elektrárny v naší republice. Větrná farma bude dále rozšiřována, jednu větrnou elektrárnu plánuje postavit i samotná obec Nová Ves v Horách. V sousedství zůstává torzo první mnohem starší a mnohem menší elektrárny West Medit 320(2 lopatly) Společnost zde v 03/2002 uvedla po rekonstrukci do zkušebního provozu větrnou elektrárnu MEDIT 320 s nominálním výkonem 320 kwe.v červenci 2003 společnost v této lokalitě realizovala a zprovoznila větrnou elektrárnu o výkonu 1,5 MW typu MD-70, výrobce stroje REpower Systems, AG. Jednotka je ve zkušebním provozu a prokazuje dobré technické i ekonomické parametry.specifickým cílem tohoto projektu je výstavba a provozování větrné elektrárny o výkonu 1,5 MW v lokalitě Strážný vrch v katastru obce Nová Ves v Horách na hřebenu Krušných Hor

35 Nové Město - Vrch Tří pánů poloha: východní část Krušných hor, asi 1 km na západ od lyžařského střediska Bouřňák nadmořská výška: 860m počet elektráren: 3 typ elektráren: Enercon E-70 průměr rotoru: 71m výška osy rotoru: 85m instalovaný výkon jedné elektrárny: 2000 kw celkový instalovaný výkon větrné farmy: 6 MW uvedení do provozu: 2006 provozovatel: WINDTEX s.r.o. poznámka: elektrárny na hraně Krušných hor, velmi dobře viditelné z Teplic a okolí

36 Mníšek poloha: střední část Krušných hor, východně od obce Mníšek, 6 km severozápadně od Litvínova nadmořská výška: 783m počet elektráren: 1 typ elektráren: Enercon E-70 průměr rotoru: 71m výška osy rotoru: 85m instalovaný výkon: 2000 kw uvedení do provozu: 2007 provozovatel: Jiří Herzig

37 Hora Svatého Šebestiána poloha: centrální část Krušných hor, jižně od obce Hora Svatého Šebestiána, 10 km severozápadně od Chomutova nadmořská výška: 840 m počet elektráren: 3 typ elektrárny: Nordex S 70 průměr rotoru: 70 m výška osy rotoru: 65 m instalovaný výkon jedné elektrárny: 1500 kw instalovaný výkon větrné farmy: 4500 kw uvedení do provozu: 2008 provozovatel: Drobil - energo s.r.o

38 11. Větrné elektrárny ve světě Stále přibývá nové kapacity energie z větru. Údaje zveřejnila Světová rada pro větrnou energii (GWEC). Přibližně 20 gigawattů nově instalovaného výkonu větrníků odpovídá asi 20 temelínským blokům. Kapacita se v absolutních číslech zvýšila nejvíce ve Spojených státech, kde bylo instalováno 5,2 gigawattů nových větrníků. Jde zhruba o pětačtyřicetiprocentní meziroční nárůst. Následuje Španělsko s 3,5 GW a Čína s 3,4 GW nově vybudované kapacity. V Česku se instalovaný výkon větrníků zvýšil během roku 2007 podle České společnosti pro větrnou energii na 116 megawattů z předchozích 44 MW; i přes rychlý nárůst tvoří stále ale jen nepatrný zlomek domácích zdrojů elektřiny. V Evropě roste kapacita větrných elektráren více než nový výkon jiných energetických zdrojů. Zatímco kapacita větrníků stoupla o 8,5 GW (na nynějších 56,5 GW), nové plynové elektrárny přidaly 8,2 GW. Kapacita uhelných a jaderných elektráren v Evropě poklesla. Světovým větrným rekordmanem je Německo, které se na celosvětovém instalovaném výkonu podílí téměř čtvrtinou. Výstavba nových větrníků tam ale stagnuje a podle EWEA se na špici vyšplhají USA. Jako "houby po dešti" rostly větrníky ve Španělsku, kde se z větru nyní vyrobí desetina veškeré elektřiny. Celosvětová kapacita větrných elektráren zachrání Zemi každým rokem přibližně od 122 milionů tun oxidu uhličitého vypuštěného do ovzduší, což odpovídá produkci zhruba 20 velkých uhelných elektráren, tvrdí EWEA. Energie z větru podle asociace zajišťuje 3,7 procenta spotřeby elektřiny EU, zatímco v roce 2000 to bylo 0,9 procenta. Větrná farma na moři-dánsko

39 12. Menší revoluce ve větrné energetice Šedesátiletého vynálezce Ed Mazur už přestala bavit tradiční větrná energetika a vymyslel zcela nový typ větrníku. Energie získávaná z rozdílu teplot není nic jiného než energie získaná z větru. Větrné elektrárny v posledním desetiletí zažívají boom. Ten však může skončit nedostatkem správných lokalit, životností turbín a nedostatkem informované veřejnosti a hlavně místa. Otáčející větrníky už známe všichni. Měli jsme s nimi možnost seznámit se ať už profesionálně, amatérsky nebo jako diváci. Novinka ve větrné energetice je větrná věž, vypadající jako výšková budova. Ohromnou větrnou elektrárnu s vertikální osou tzv. Maglev Turbine s maximální výkonností až 1 GW, chce sériově vyrábět společnost Maglev Wind Turbine Technologies (MWTT) z Arizony. Samostatně jedna turbína bude do sítě dodávat až 8,75 TWh elektrické energie ročně. Jedna jediná turbína vystačí na zásobování energií 750 tisíc rodinných domů a zabírá plochu 40 hektarů. Pro představu 1 tisíc tradičních větrníků zabere 26 tisíc hektarů a napájí energií 500 tisíc rodinných domků. Jen pro zajímavost-velikost větrné elektrárny

40 13. Závěr Cílem této práce bylo obecně přiblížit oblast výroby el. energie prostřednictvím větrných elektráren a zaměřit se na naší největší lokalitu výroby větrné energie. Myslím si, že pro potřeby ekologicky nezávislé výroby elektřiny, je použití větrných elektráren na místě. V současné době sice jde o finančně náročný zdroj, ale patrně v budoucnosti by mohlo jít o více rozšířený způsob výroby elektřiny. V oblasti výstavby velkých větrných elektráren se často vedou diskuse o vlivu na přírodu, kde mohou kvůli vysokému stožáru a velkému průměru rotoru negativně narušit optický reliéf krajiny a hlukem plašit zvěř. U nových typů je však již konstrukce podřízena velmi přísným požadavkům omezení hlučnosti, a to jak mechanické (převodová skříň, generátor) tak aerodynamické (rotor). Téma větrných elektráren tak bude jistě velmi aktivní i v budoucnu. Autor: Černá Jana, Ing