Η αιολική ενέργεια, που το όνομά της το έχει πάρει από τον Αίολο o οποίος ήταν θεός του ανέμου στην ελληνική μυθολογία, δημιουργείται έμμεσα από την ηλιακή ακτινοβολία. Περίπου 1-2% της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης μετατρέπεται σε άνεμο καθώς η ανομοιόμορφη θέρμανση της επιφάνειας της Γης προκαλεί τη μετακίνηση μεγάλων μαζών αέρα από μια περιοχή σε μια άλλη. Η αιολική ενέργεια χαρακτηρίζεται "ήπιας μορφή ενέργειας", φιλική προς το περιβάλλον, πρακτικά ανεξάντλητη για αυτό είναι και ανανεώσιμη. Η αξιοποίηση αυτής γίνεται μέσω ανεμογεννητριών μετατρέποντας την κινητική ενέργεια του ανέμου σε ωφέλιμη μηχανική ενέργεια.
Οι ταχύτητες του ανέμου διαφέρουν με το ανάγλυφο μιας περιοχής και ποικίλλουν σημαντικά με την εποχή και την ημέρα. Για να θεωρηθεί μια περιοχή κατάλληλη για την αξιοποίηση της αιολικής ενέργειας θα πρέπει η μέση ετήσια ταχύτητα του ανέμου (μετρούμενη 10m από το έδαφος της γης) να είναι μεγαλύτερη από 4 m/s. Το Σχήμα-1 παρουσιάζει τις περιοχές της Ελλάδας όπου λόγω της μεγάλης μέσης ετήσιας ταχύτητας των ανέμων μπορεί να αξιοποιηθεί η αιολική ενέργεια. Τέτοιες περιοχές είναι κυρίως τα νησιά του Αιγαίου και η Κρήτη.
Επίσης, τα τελευταία χρόνια λόγο του έντονου προβληματισμού για την μείωση των αποθεμάτων των συμβατικών μορφών ενέργειας (πετρέλαιο, γαιάνθρακας κ.τ.λ.) και την μόλυνση του περιβάλλοντος από αυτές, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ήλιος, αέρας, υδρογόνο κ.τ.λ.) καταλαμβάνουν συνεχώς όλο και μεγαλύτερο μερίδιο αγοράς. Έτσι εξελίχθηκε η αιολική ενέργεια σαν μία από τις βασικότερες μεθόδους παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος.
Τέλος η χρήση αιολικής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρισμού έχει αρκετά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, μερικά από αυτά είναι τα εξής:
Πλεονεκτήματα:
- Ο άνεμος που είναι και το βασικό «καύσιμο» είναι άφθονο και δωρεάν
- Δεν μολύνει το περιβάλλον.
- Βοηθά στην μείωση της χρήσης ορυκτών πόρων.
Μειονεκτήματα:
- Το κύριο πρόβλημα της αιολικής ενέργειας είναι ότι ο άνεμος είναι περιοδικά διακοπτόμενος οπότε έχουμε κενά στην παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος
- Τα κατάλληλα σημεία για την εγκατάσταση ανεμογεννητριών είναι συνήθως σε απομακρυσμένες και μερικές φορές δύσβατες, οπότε αυξάνεται το κόστος εγκατάστασης.
- Ένα σημαντικό πρόβλημα είναι επίσης η παραγωγή θορύβου από τα πτερύγια της ανεμογεννήτριας.
Ανεμογεννήτριες Οριζόντιου Άξονα
Αυτός είναι ο τύπος που οι περισσότεροι θυμούνται όταν σκεφτόμαστε ανεμογεννήτριες.
Οι ανεμογεννήτριες οριζόντιου άξονα έχουν τον άξονά τους παράλληλο προς την επιφάνεια της Γης και συνήθως παράλληλα και με την διεύθυνση του ανέμου. Αυτού του τύπου οι ανεμογεννήτριες έχουν συνήθως 2 ή 3 πτερύγια, σε αντίθεση με τους ανεμόμυλους που έχουν πολλά. Ένα χαρακτηριστικό των πτερυγίων αυτών είναι ότι έχουν μεγάλο αεροδυναμικό βαθμό απόδοσης. Τα κύρια μηχανικά μέρη, όπως φαίνονται και στην εικόνα, είναι ο δρομέας ή φτερωτή, το σύστημα μετάδοσης κίνησης (κύριος άξονας και κιβώτιο ταχυτήτων), η γεννήτρια, ο πύργος στήριξης στον οποίο είναι τοποθετημένος ο δρομέας, το σύστημα πέδησης (η ανεμογεννήτρια πρέπει να μειώνει ταχύτητα όταν υπερβαίνει ένα όριο ταχύτητας, για να μην υποστεί κάποια βλάβη) και το σύστημα ελέγχου, σύνδεσης και αποθήκευσης (συσσωρευτές) της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Τέλος υπάρχει και σύστημα προσανατολισμού ανάλογα με την διεύθυνση του ανέμου, το οποίο γίνεται είτε με αισθητήρες είτε με καθοδηγητικό πτερύγιο (κάτι σαν ανεμοδείκτη).
Τα κυριότερα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των ανεμογεννητριών οριζοντίου άξονα είναι τα εξής:
Πλεονεκτήματα:
- Λόγω του ύψους της ανεμογεννήτριας, εκμεταλλεύεται και άνεμο μεγαλύτερης ταχύτητας.
- Εύκολη συναρμολόγηση.
- Υψηλό αεροδυναμικό συντελεστή.
- Υψηλότερη αποδοτικότητα και καλύτερη απόδοση σε σχέση με τις ανεμογεννήτριες καθέτου άξονα.
Μειονεκτήματα:
- Η λειτουργία της ανεμογεννήτριας έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή θορύβου.
- Λόγω του μεγέθους κοστίζει πολύ η κατασκευή και η μεταφορά της.
- Για να εκμεταλλεύεται η ανεμογεννήτρια συνέχεια τον άνεμο, χρειάζεται έναν μηχανισμό περιστροφής για τον προσανατολισμό των πτερυγίων στην διεύθυνση του ανέμου.
Η μεγαλύτερη ανεμογεννήτρια του κόσμου
Έχει ισχύ 6 μεγαβάτ και βρίσκεται ανοικτά του λιμανιού της Οστάνδης, στο Βέλγιο. Το όνομα της είναι Haliade 150. Έχει έλικες μήκους 73 μέτρων και το ύψος της ξεπερνά τα 78 μέτρα. Θα μπορεί να παράγει έως και 15% περισσότερη ενέργεια από τις γνωστές συμβατικές ανεμογεννήτριες που είναι εγκατεστημένες στην ξηρά, ενέργεια αρκετή για να καλύψει τις ανάγκες 5.000 σπιτιών.Χάρη στα λιγότερα μηχανικά της μέρη αλλά και απουσία μηχανισμού μετάδοσης κίνησης, το κόστος συντήρησης της θα είναι περιορισμένο σε σχέση με αντίστοιχου είδους γεννήτριες.
Ανεμογεννήτριες Καθέτου Άξονα
Οι ανεμογεννήτριες κατακόρυφου άξονα μπορούν να εκμεταλλευτούν το άνεμο ανεξάρτητα από τη κατεύθυνση του ανέμου και δεν υπάρχει η ανάγκη ρύθμισης του δρομέα με αλλαγή της κατεύθυνσης του ανέμου.
Οι ανεμογεννήτριες αυτές περιστρέφονται γύρω από έναν κάθετο άξονα προς την κατεύθυνση του ανέμου. Το παραγόμενο μηχανικό έργο μεταφέρεται μέσω του κατακόρυφου άξονα στο έδαφος όπου εγκαθίσταται η γεννήτρια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι σύγχρονες ανεμογεννήτριες κατακόρυφου άξονα που αναπτύχθηκαν είναι του τύπου Savonius και Darrieus. Η διαφορά αυτών των δυο εκτός από τον σχεδιασμό τους είναι ότι η Savonius ξεκινάει πιο εύκολα και είναι δεν τόσο αποδοτική ενώ η Darrieus δεν ξεκινάει τόσο εύκολα αλλά είναι πολύ αποδοτική.
Πλεονεκτήματα:
- Εκμεταλλεύεται τον άνεμο από όλες τις διευθύνσεις.
- Παράγει λιγότερο θόρυβο.
- Η κατασκευή της είναι πιο απλή και χαμηλότερου κόστους.
- Μπορεί να τοποθετηθεί σε περισσότερα μέρη λόγω του μεγέθους (όπως μέσα στην πόλη, στις ταράτσες, σε αυτοκινητόδρομους).
- Η γεννήτρια και το κιβώτιο ταχυτήτων είναι τοποθετημένο στην βάση και έτσι είναι πιο εύκολη η τοποθέτηση και η συντήρηση αυτών των μηχανικών μερών.
Μειονεκτήματα:
- Χαμηλή απόδοση.
- Ροπή εκκίνησης υψηλή που σημαίνει χαμηλή ταχύτητα περιστροφής.
- Λόγω του μικρού μεγέθους δεν μπορεί να εκμεταλλευτεί ανέμους υψηλών ταχυτήτων.
- Υπάρχει δυσκολία συντήρησης σε κάποια μηχανικά μέρη, για παράδειγμα η αλλαγή των εδράνων κύλισης.
Η ανεμογεννήτρια κάθετου άξονα περιστρέφεται γύρω από έναν άξονα ο οποίος είναι κάθετος ως προς το επίπεδο του εδάφους.Οι ανεμογεννήτριες καθέτου άξονα, από τον τρόπο της κατασκευής τους, "πιάνουν" τον αέρα από κάθε κατεύθυνση γεγονός που συντελεί στην χρήση της σε οικιστικές περιοχές όπου οι αλλαγές στην διεύθυνση του ανέμου είναι συχνές.Το πλεονέκτημα τις τεχνολογίας του κάθετου άξονα είναι ότι δεν χρειάζονται ''ουρά΄΄ για να προσανατολιστούν ως προς την διεύθυνση του άνεμου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα σε περιοχές με τυρβώδη αέρα και μη σταθερού προσανατολισμού ( αστικό περιβάλλον) να λειτουργούν πιο σταθερά.
1. Eggbeaters
Σημείωση: Το 1931 ο G.J.M. Darrieus κατασκευάζει πρώτος, μια ανεμογεννήτρια καθέτου άξονα η οποία είχε καμπυλωτά πτερύγια.
2. Savonius
Σε περιοχές με ταραχώδη άνεμο, είναι σκόπιμο να χρησιμοποιούνται ανεμογεννήτριες Savonius. Από πάνω έχει το σχήμα S, κάτι που επιτρέπει την αυτο - εκκίνησης και την κάνει πολύ πιο αξιόπιστη από τις ανεμογεννήτριες Darrieus. Είναι σχετικά αργή και λιγότερο αποτελεσματική για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλη κλίμακα, κατάλληλη για απλές εργασίες όπως άντληση νερού ή άλεση σιτηρών.
3. Twisted Savonius
Ονομάζεται Twisted Savonius . Αυτό το είδος της τουρμπίνας έχει ελικοειδές σχήμα για να παρέχει ομαλή ροπή . Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε στέγες κτιρίων και ακόμη και σε πλοία. Αυτές οι ανεμογεννήτριες είναι καλύτερες για χρήση σε μεγάλη κλίμακα.
4. Giromill
Οι ευθείες λεπίδες είναι το διακριτικό σημάδι αυτού του είδους των ανεμόμυλων. Συνήθως τροφοδοτείται από αρκετές κάθετες αεροτομές. Τα ειδικά οριζόντια στηρίγματα χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση αυτών των αεροτομών στο κεντρικό κατάρτι. Έχουν υψηλή ροπή εκκίνησης σημαντικό στοιχείο αφού είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικές σε όλα τα είδη των ανέμων.
5. Windmeters ή ανεμόμετρο
6. Windspire
Ένας ανεμόμυλος που ονομάζεται windspire μπορεί να λειτουργήσει με εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες ανέμου , μέχρι 105 mph. Παράγει 2000 κιλοβάτ ενέργειας ανά ώρα , ακόμη και με ήσυχη ανέμους . Στη συνέχεια , αυτή η ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί παντού.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου