INTERNACIONALNI UNIVERZITET TRAVNIK
EKOLOŠKI FAKULTET
OBNOVLJIVI IZVORI ENERGIJE
SEMINARSKI RAD
ENERGIJA VJETRA
2
SADRŽAJ
Uvod……………………………………………………………………………………………3
Energija vjetra………………………………………………………………………………….4
Vjetroturbine…………………………………………………………………………………...4
Vjetroturbine sa okomitom osom………………………………………………………………5
Vjetroturbine sa vodoravnom osom……………………………………………………………7
Sistemi za praćenje vjetra…………………………………………………………………...…8
Vjetroelektrane…………………………………………………………………………………8
Značaj energije vjetra u budućnosti……………………………………………………………9
Mitovi…………………………………………………………………………………………11
Zaključak……………………………………………………………………………………..16
Literatura……………………………………………………………………………………..17
4
ENERGIJA VJETRA
Energija vjetra je indirektan oblik solarne energije. Solarno zračenje uzrokuje nejednoliko
zagrijavanje Zemljine površine i temperaturne razlike koje su uzrok postojanja kretanja zraka
nazivamo vjetrom.
Vjetar može postići puno veću energetsku gustoću nego solarno zračenje: 10 kW/m² tokom
jakih oluja i preko 25 kW/m² tokom uragana, dok se maksimum prizemnog solarnog zračenja
kreće oko 1 kW/m², ali kod laganog povjetarca od 5 m/s (18 km/h, 11,2 mph) gustoća energije
vjetra je jako mala i iznosi oko 0,075 kW/m².
Zbog velike energetske gustoće ljudi su kroz historiju energiju vjetra iskorištavali upotrebom
raznih vrsta vjetrenjača, odnosno vjetroturbina i nastojali sve više povećavati njenu
iskoristivost u energetskoj pretvorbi u mehaničku energiju, a kasnije i u električnu.
Historija iskorištavanja snage vjetra ide puno vjekova u prošlost. Energija vjetra je
iskorištavana za navodnjavanje još prije 3000 godina. Historijski izvori govore o
iskorištavanju energije vjetra za pogon mlinova u Iranu još u 7. vijeku. Te vjetrenjače su
konstrukcijski bile vrlo jednostavne i imale su malu iskoristivost uspoređujući ih sa današnjim
sistemima. U Evropi, energija vjetra je postajala sve važnijom od 12. vijeka prema današnjim
danima, a s povećanjem važnosti energije vjetra i sa sve većim njenim iskorištavanjem
konstrukcija vjetrenjača se sve više razvijala i postajala sve naprednijom.
Desetci tisuća vjetrenjača je upotrebljeno za drenažu zemljišta u Nizozemskoj tokom 17. i 18.
vijeka, te vjetrenjače su bile sofisticirane i mogle su autonomno pratiti vjetar. U 19. vijeku u
Sjevernoj Americi vjetrenjače su korištene za pogon sistema za pumpanje vode. U 20. vijeku
energija vjetra se natjecala sa drugim izvorima energije kao što su para koja se upotrebljavala
u parnim strojevima i fosilna goriva koja su se upotrebljavala u motorima sa unutarnjim
izgaranjem.
Konačno, upotreba električne energije i elektrifikacija su istisnule vjetrenjače iz upotrebe i
učinile enegriju vjetra kompletno redundantnom. Do ponovnog oživljavanja upotrebe energije
vjetra došlo je zbog naftne krize tokom 1970-ih. Za razliku od prijašnjih sistema za
iskorištavanje energije vjetra koji su energiju vjetra pretvarali u mehaničku energiju moderni
sistemi energiju vjetra isključivo pretvaraju u električnu energiju. Njemačka je 1990-ih
postala najnaprednija država po pitanju razvoja sistema za iskorištavanje energije vjetra.
Današnji vjetrogeneratori su dosegnuli visok tehnološki standard i njihove snage prelaze
snagu od 4 MW.
VJETROTURBINE
Vjetroturbine (popularno nazivane vjetrenjačama) su sistemi za iskorištavanje energije vjetra,
čiju energiju pretvara u rotaciono ili pravocrtno gibanje, koja se poslje može iskoristiti ili za
pokretanje određenih uređaja poput mlinova i pumpa, za što su se koristile kroz historiju, ili
za pokretanje generatora električne energije i proizvodnju električne struje, za što se u
najvećoj mjeri koriste danas.
5
Današnji sistemi za iskorištavanje energije vjetra su pretežito vjetrogeneratori. Generalno,
vjetroturbine mogu raditi na dva principa iskorištavanje energije vjetra, pa se zato i osnovna
podjela svodi na podjelu prema tim principima. Tako imamo: vjetroturbine koje rade na
principu otpornog dijelovanja (drag devices), vjetroturbine koje rade na principu potiska (
lift
devices
) i vjetroturbine koje rade na kombiniranju obaju principa. Vjetroturbine koje rade na
principu otpornog dijelovanja imaju manju iskoristivost od vjetrenjača koje rade na principu
potiska, zbog toga danas pretežito koriste vjetroturbine koje rade na principu potiska ili koje
rade na principu kombiniranja obaju principa.
Osim ove glavne podjele postoji još niz podjela vjetroturbina, pa ih tako u ovisnosti prema
nekim konstrukcijskim i radnim značajkama razvrstavamo po:
položaju osi turbinskog kola: vjetroturbine s vodoravnom osi i okomitom osi.
omjeru brzine najudaljenije točke rotora i brzine vjetra: brzohodne i sporohodne.
broju lopatica: višelopatične, s nekoliko lopatica i s jednom lopaticom.
veličini zakretnog momenta: visokomomentne i niskomomentne.
načinu pokretanja: samokretne i nesamokretne.
efikasnosti pretvorbe energije vjetra u zakretni moment: nisko i visoko efikasne.
načinu okretanja rotora prema brzini vjetra: promjenjive i nepromjenjive.
VJETROTURBINE S OKOMITOM OSOM
Vjetroturbine s okomitom (vertikalnom) osi su najstariji sistemi za iskorištavanje energije
vjetra. Danas također postoje koncepti modernih vjetrogeneratora koji imaju okomit položaj
osi. Negativna strana ove vrste vjetroturbina je manja iskoristivost od vjetroturbina sa
horizontalnom osi, a pozitivne strane su:
Vjetroturbina nema usmjerenja, ne mora biti usmjerena prema vjetru, pa ne trebaju
dodatni uređaji za praćenje vjetra i okretanje vjetroturbine
Potreban je slabiji vjetar za njihov rad
Uređaji za kontrolu vjetroturbine i pretvorbu energije mogu biti smješteni na razini
zemlje zbog okomite osi rotora
Jednostavnija struktura što olakšava i samo postavljanje
Koncepti rotora sa vertikalnom osi su:
Savonius-ov rotor
Darrieus-ov rotor
H rotor
Savonius-ov rotor
radi na principu otpornog djelovanja koji kombinira sa potiskom. Sastoji
se od dvaju polu-cilindričnih lopatica koje su otvorene na suprotnim stranama. Blizu osi,
lopatice se preklapaju tako da preusmjereni vjetar može strujati iz jedne lopatice u drugu. Ova
vrsta rotora ima veću iskoristivost od rotora baziranih samo na otpornom djelovanju, ali
manju od rotora primarno baziranih na potisku. Ovaj tip rotora ima prednost koja se bazira na
