Jak funguje větrný generátor jednoduchými slovy?

Elektřina byla poprvé vyrobena pomocí větrného generátoru již v roce 1887 – za to musíme poděkovat Angličanovi Jamesi Blythovi. Ale bylo to Rusko, které stálo u zrodu vytvoření technologie pro výrobu elektrické energie z větru. Například v roce 1931 zahájila v Kursku provoz první větrná elektrárna na světě s inerciální baterií, která dokázala akumulovat energii a uvolňovat ji, i když byl venku naprostý klid. Zhruba ve stejné době začal v Balaklavě fungovat v té době nejvýkonnější 100 kW větrný generátor – stačil k napájení tramvajové trasy z Balaklavy do Sevastopolu.

První větrné generátory měly samozřejmě řadu nevýhod. Ukázali však všechny výhody tohoto způsobu získávání energie. Nejdůležitější z nich je ochrana životního prostředí. Větrné elektrárny přece nevypouštějí škodliviny do atmosféry, nic do vody nevypouštějí a ani ji nespotřebovávají. Navíc při výrobě takové energie nevzniká žádný odpad, který by se pak musel likvidovat.

Plusy pro Arktidu

Jak se technologie vyvíjela, byly jasně odhaleny další výhody větrných generátorů – jejich dlouhá životnost a autonomie, tedy schopnost pracovat po dlouhou dobu v odlehlých koutech světa. Dodávka elektřiny do domácností v průmyslových oblastech je relativně snadná, ale v odlehlých oblastech je to mnohem obtížnější. Na polárním kruhu lze například postavit tradiční uhelné nebo plynové tepelné elektrárny. Ale v tomto případě se palivo pro ně bude muset dovážet z pevniny, což, mírně řečeno, není levné.

„Co máme v Arktidě? Máme ropu a plyn. Severní dodávka paliva. To je kolosálně drahé potěšení. Abychom mohli vyrábět elektřinu v Arktidě, musíme dovážet motorovou naftu z pevniny s podporou ledoborců. V důsledku toho jsou náklady na jednu kilowatthodinu energie v mnoha oblastech severu od 50 do 1500 5 rublů. Podívejte se na své měřiče, za elektřinu zaplatíte 8-XNUMX rublů, v závislosti na regionu. To znamená, že bez dotací se za takových podmínek vlastně žádné podnikání neobejde. Musí existovat zcela nová filozofie dodávek energie,“ řekl Jurij Ampilov, profesor katedry seismometrie a geoakustiky Geologické fakulty Moskevské státní univerzity na fóru „Arktida: současnost a budoucnost“.

Právě v arktických podmínkách se větrné generátory, respektive celé flotily generátorů stávají nepostradatelnými. Typickým příkladem takového parku je větrný park Kola společnosti EL5-Energo. Projektovaný výkon zařízení sestávajícího z 57 turbín je 201 MW.

Na pokraji změny

Pro Rusko je problém přechodu k uhlíkové neutralitě poměrně akutní: průměrná roční teplota vzduchu u nás roste podle OSN více než 2,5krát rychleji než ta globální. Za posledních 10 let se zvýšila téměř o půl stupně a v Arktidě je rychlost oteplování ještě vyšší.

Ale zatím jsou lídry ve výrobě elektřiny v Rusku tepelné elektrárny (TPP), které spalují uhlí nebo plyn (54,66 %). Na druhém místě jsou jaderné elektrárny (19,94 %), následované vodními elektrárnami (18,79 %). Předpokládá se, že větrné elektrárny, jejichž kapacity neustále rostou, postupně nahradí uhelné elektrárny. Jestliže v roce 2018 vyrobily větrné elektrárny v Rusku 76 milionů kWh, pak v roce 2021 jsme hovořili o číslu 822 milionů kWh.

V Rusku existuje několik energetických společností, které se rozhodly snížit svou uhlíkovou stopu diverzifikací svého technologického profilu. Jedním z největších investorů do rozvoje výroby větrné energie v Rusku je podle Asociace pro rozvoj obnovitelných zdrojů energie společnost EL5-Energo, která jako jednu ze svých deklarovala diverzifikaci svého obchodního portfolia a přeorientování se na obnovitelné zdroje energie. strategické cíle. K tradičním plynárenským aktivům společnosti Konakovskaya GRES, Sredneuralskaya GRES a Nevinnomysskaya GRES tak byly přidány dvě větrné farmy – Azov Wind Farm (90 MW) a Kola Wind Farm (projektová kapacita by měla být dosažena v prvním čtvrtletí roku 2023).

Jak funguje větrný generátor?

Princip fungování větrné farmy je poměrně jednoduchý. K výrobě elektřiny potřebujete pouze vítr – díky němu se lopatky točí, což zase otáčejí hřídel generátoru. A v generátoru se mechanická energie přeměňuje na elektrickou energii.

Aby byly větrné elektrárny co nejúčinnější, jsou lopatky „větrného mlýna“ vyrobeny obrovské a zvednuté co nejvýše. Výška věže je obvykle asi 100 metrů a délka samotné čepele je asi 40-50 metrů. To znamená, že každá taková struktura se dá velikostí přirovnat k 25patrové budově.

Nejčastěji se větrné elektrárny (WPP) staví ve skupinách – tak se získávají skutečné parky na výrobu elektřiny z větru. Například na Větrné farmě Azov je instalováno 26 turbín. Každý z nich má instalovaný výkon 3,5 MW, což stačí na rok zásobování elektřinou asi 4000 domácností v ruských vesnicích. To znamená, že celý instalovaný výkon větrné elektrárny Azov stačí k zajištění elektřiny pro více než 120 tisíc domácností.

Ve větrných elektrárnách je energie generovaná každou turbínou dodávána do rozvodny a teprve poté přenášena do obecné sítě. Teoreticky lze větrnou elektrárnu instalovat téměř na jakýkoli pozemek. A často i ve vodě: kromě suchozemských větrných elektráren existují pobřežní a šelfové. Turbíny však poskytují největší účinnost v místech, kde jsou stálé větry. Před výstavbou větrné farmy se proto měří větrné zdroje, což umožňuje přesně určit větrnou růžici a předpovědět ji na dalších 25-30 let (to je přesně provozní potenciál stanic).

Větrné elektrárny mohou fungovat i v extrémně chladných podmínkách. Větrná farma Kola to opět dokazuje. Lopatky větrných turbín jsou zde vybaveny systémy kontroly námrazy, což umožňuje předem detekovat riziko tvorby ledu a automaticky zastavit provoz zařízení.

A co ptáci?

Někdy můžete slyšet, že větrné elektrárny poškozují přírodu, což vede k úhynu ptáků a jiných zvířat. Pozorování ornitologů a dlouholeté zkušenosti s větrnými turbínami po celém světě však tento mýtus vyvracejí. Faktem je, že lopatky na moderních instalacích se neotáčejí příliš rychle, rychlostí až 15 otáček za minutu. Díky tomu si jich ptáci mohou všimnout a vyhnout se srážce.

Při zakládání větrných elektráren se navíc přijímá mnoho dalších opatření, která pomáhají minimalizovat riziko střetů ptáků s větrnými turbínami. Například projekty větrných elektráren Azov a Kola byly původně vyvinuty s ohledem na stanoviště a migraci ptáků a zvířat. A samotné turbíny jsou umístěny ve vzdálenosti nejméně 200 metrů od sebe, což poskytuje koridor pro průlet ptáků. Každá stanice má navíc systém světelného oplocení a ornitologický monitoring je povinný. A všechny kontroly, které byly provedeny na Větrné farmě Azov, která funguje od roku 2021, neodhalily žádný dopad na avifaunu.

U drobných živočichů a hmyzu, kteří mohou trpět hlukem a vibracemi, nebyly zjištěny žádné škody ani u nich. Moderní high-tech větrné farmy mají tlumiče různých provedení a zvukotěsný nátěr kabiny a výkonný základ minimalizuje všechny velké vibrace věže. Netrpí ani velká zvířata – po celém světě se větrné elektrárny nacházejí na loukách, kde se poklidně pasou krávy, koně a ovce.