Pracujúci vietor

Ako fungujú veterné turbíny
Prvé moderné veterné turbíny pou&#žívané na výrobu elektriny boli vyvinuté v roku 1890. Pracujú na jednoduchom princípe: prúdenie vetra roztáča listy rotora a získanú mechanickú energiu využíva generátor na výrobu elektrického prúdu. Z konštrukčného hľadiska môžeme veterné turbíny rozdeliť na veterné turbíny s horizontálnou a vertikálnou osou otáčania. Rotory s vodorovnou osou sa rozdeľujú na dvojlisté, trojlisté a mnoholistové. Cenovo výhodnejšie sú rotory so zvislou osou, pretože nevyžadujú natáčanie lopatiek v závistlosti od smeru vetra. Rotory s vodorovnou osou sú však účinejšie. Na rozkrútenie rotora je potrebná rýchlosť vetra približne 3 m.s-1 (10 km.h-1). Moderné veterné turbíny používajú automatické nastavenie uhla listov vrtule vzhľadom na smer vetra a brzdy, ktoré pri vyšších rýchlostiach vetra (vyše 25 m.s-1) rotor zastavia, aby sa vrtuľa neodtrhla. Os otáčania súčasných moderných veterných turbín jen vo výške približne 80 až 100 metrov. Veterné turbíny môžu pracovať na dvoch princípoch: odporovom, pri ktorom sa využíva tlak vetra pôsobiaceho na lopatku rotora tvaru rovinnej dosky, pričom vzniknutá sila uvádza rotor do pohybu, a na vztlakovom princípe, pri ktorom vietor obteká lopatky, ktoré majú profil leteckej vrtule (tzv. Žukovského profil, ktorý majú krídla vtákov a lietadiel). Pri tomto princípe sa v dolnej časti lopatky rýchlosť vetra znižuje, pričom nastáva zvýšenie tlaku. V hornej časti sa naopak rýchlosť zvyšuje a tlak znižuje. Rozdiel tlakov vyvoláva vztlakovú silu, ktorá uvádza rotor do pohybu. Väčšina komerčných turbín pracuje na vztlakovom princípe, odporový využívajú jednoduché zariadenia. Výkon vrtule závisí od rýchlosti vetra pred a za turbínou a je úmerný rýchlosti vetra. Maximálný výkon sa dosahuje pri spomalení vetra pri prechode turbínou na jednu tretinu. Pri určovaní výkonu turbíny treba prihliadať aj na trenie vzduchu, tvorbu vírov a straty pri premene energie, ktoré tiež znižujú výkon. Veterná turbína sa skladá z rotora, gondoly, prevodového zariadenia, generátora, stožiara a regulačného zariadenia. Gondola je strojovňou veternej elektrárne s hlavnými agregátmi, ktorá je uložená na stožiari. V moderných turbínach sa gondola s rotorom automaticky natáčajú v smere vetra, aby listy vždy zachitili maximálnu energiu vzduchu. Rotor tvoria listy uchytené v náboji. K materiálom používaným na výrobu veterných vrtúľ patria hlavne crevo a sklolaminát, lebo majú niekoľko výhod, a to značnú pevnosť, pružnosť a neobsahujú kovové dielce, ktoré by mohli rušiť televízny signál.

Kde ich možno vybudovať
Veternú elektráreň je možné vystavať len na mieste s vhodnými poveternostnými podmienkami. napr. pri rýchlosti vetra 6 m.s-1 v porovnaní s rýchlosťou 3 m.s-1 môžeme získať osemnásobné množstvo energie (výkon veternej turbíny rastie s treťou mocninou rýchlosti vetra). Využívanie veternej energie závisí od vhodnej geografickej polohy a členitosti terénu. Pri malých rýchlostiach (pod 3 m.s-1) je činnosť agregátov neefektívna a naopak pri vysokých rýchlostiach ( vyše 25 m.s-1) musia byť otáčky vrtúľ znižované brzdami alebo nábehovým uhlom vetra na list vrtule. Optimálna rýchlosť vetra je 12 až 16 m.s-1. Časová premenlivosť veternej energie spôsobuje, že ju nie je vhodné používať ako jediný zdroj energie. veterná energia sa dá využívať len ako doplnkový zdroj energie napr. spolu so slnečnou energiou, pretože veterné elektrárne produkujú energiu aj v noci a najlepšie podmienky pre činnosť majú v zimných mesiacoch (na rozdiel od slnečných kolektorov). Inštalácia veterných turbín men prirodzený vzhľad krajiny. V blízkom okolí narúšajú kovové časti zariadenia televízny signál a rozhlasový signál aj navigáciu na letiskách. Listy veterných turbín môžu znamenať nebezpečenstvo pre sťahovavé vtáky. Ak sú veterné elektrárne v blízkosti ľudských obydlí, obyvateľov môže obťažovať hluk spôsobovaný rotáciou vrtúľ. V súčasnosti sa však vyrábajú vrtule, ktoré v okruhu 400 m neprekročia 40 dB - 45 dB.

Využitie veternej energie
V veterné turbíny premieňajú veternú energiu na iné využívateľné formy, zväčša na elektrickú energiu, ale uplatnenie našli napr. na priame čerpanie vody, na ohrev úžitkovej vody a pri vykurovaní rodinných domov. Najväčšie využitie zaznamenávajú veterné farmy v prímorských oblastiach, najmä pri západných pobrežiach kontinentov vďaka vhodným poveternostným podmienkam. Vyrábajú sa aj špeciálne turbíny pre vnútrozemie. Rozvinuté krajiny sa zamerali na výstavbu veterných parkov hlavne po ropných krízach a ich súčasný záujem pretrváva hlavne kvôli ochrane životného prostredia a snahe pokryť aspoň časť vyrobenej elektrickej energie z obnoviteľných energetických zdrojov. Veterné elektrárne sú výhodné a v súčasnosti aj žiadané v rozvojových krajinách, lebo ich v porovnaní s klasickými elektrárňami možno postaviť v relatívne krátkom čase a pomerne lacno. Ich veľkou výhodou je aj možnosť výstavby v odľahlých oblastiach, ktoré sú ekonomicky náročné na pripojenie do rozvodnej siete. Veterná energia je nestály, ale lacný zdroj energie. veterné elektrárne nevyžadujú vysoké prevádzkové náklady a údržba potrebná pri prevádzkovaní zariadení je minimálna. Veterná energia neohrozuje životné prostredie a pri jej použití nevzniká problém s uskladnením odpadu.

Ako je to vo svete
Výstavba veľkých veterných elektrární, nazývaných aj veterné parky alebo veterné farmy, zaznamenala veľký rozmach najmä v Kalifornii (USA) v rokoch 1981 - 1991 (tzv. kalifornská veterná horúčka), kde je postavených vyše
16 000 veterných agregátov. Ročne vyrobia viac elektrickej energie, ako spotrebuje San Francisco. K oživeniu veternej energetiky v USA prispeli hlavne daňové úľavy, ktoré však boli v roku 1985 zrušené. Svetovým lídrom vo výrobe veterných turbín je Dánsko, odkiaľ pochádza vyše polovica veterných turbín, ktoré sú v súčasnosti inštalované po celom svete. Rozvoj vo výstavbe vterných turbín v Dánsku umožnila vládna podpora obnovieľných zdrojov energie, ktorá na začiatku hradila určité percento z počiatočných investičných nákladov neskôr poskytovala prevádzkovateľom veterných turbín daňové úľavy. V Dánsku sa popri klasických veterných farmách začalo s výstavbou veterných elektrární na mori. Sú tam lepšie poveternostné podmienky ako na súši, kde je už väčšina vhodných lokalít zastavaná. Prvú veternú elektráreň na otvorenom mori postavili vroku 1991 severne od ostrova Lolland, v južnej časti Dánska neďaleko obce Vindeby. Je tam nainštalovaných 11 veterných turbín s jednotkovým výkonom 450 kW. Taktiež druhá veterná farma na otvorenom mori bola vybudovaná v Dánsku v roku 1995 medzi polostrovom Jutland a malým ostrovom Tuno a je tam umiestnených 10 turbín s jednotkovým výkonom 500 kW. Svetové prvenstvo v najväčšom inštalovanom výkone a aj v najväčšom ročnom prírastku inštalovaného výkonu patrí Nemecku. Rozmach veternej energetiky tam nastal o niečo neskôr ako v USA alebo Dánsku, ale tiež bol umožnený vďaka vládnej podpore. Spolková vláda prijala zákon, v ktorom stanovila pevné výkupné ceny pre elektrárenské spoločnosti vykupujúce elektrinu od nezávislých výrobcov.

Na Slovensku skromne
Na Slovensku sa v súčasnosti nachádzajú 3 veterné parky - Skalité (Čadca), Ostrý vrch (Vrbovce) a prvý veterný park Cerová (Rozbehy). V Cerovej sú 4 veterné turbíny s jednotkovým výkonom 660 kW, os generátora sa nachádza vo výške 76 metrov nad zemou a vrch listu vo výške 100 metrov. Lokalita Ostrý vrch, kde sa nachádza jedna veterná turbína (,,second hand,, turbína z Nemecka) s inštalovaným výkonom 500 kW, je podľa vykonaných meraní jedným z najveternejších miest na Slovensku. Veternú turbínu tam uviedli do prevádzky v júli 2004. Najmladšou veternou elektrárňou na území Slovenska je veterný park Skalité uvedený do prevádzky v septembri 2005. Zatiaľ sa tam nachádzajú 4 turbíny (,,second hand,, turbíny z Nemecka) s jednotkovým inštalovaným výkonom 500 kW, poskončení druhej etapy výstavby by sa tu malo nachádzať 10 veterných turbín. Najveternejšie oblasti na území Slovenska sa nachádzajú v národných parkoch a chránených oblastiach, kde je výstavba veterných parkov vylúčená. Napriek tomu je na Slovensku mimoriadny záujem o realizáciu veterných parkov. Možno tak usudzovať z množstva podaných žiadostí o pripojenie veterných parkov do rozvodnej siete. Väčšina pripravovaných lokalít sa nachádza v regióne Záhorie, v línii Holič, Skalica, Myjava, Senica, Piešťany, ale intenzívne sa pripravuje realizácia veterných parkov aj v iných oblastiach, napr na Žitnom ostrove, v okrese Nové Zámky, Spiš a inde.