Hledat:

Invia.cz Last minute Tunisko Dovolená v Chorvatsku Pojeďte do Egypta Bulharsko Vydělávejte peníze s INVIA.CZ
 

Větrná energie

(Přesměrováno z Větrná elektrárna, přímý odkaz na Větrná energie)
Bylo navrženo, aby jedna či několik sekcí tohoto článku byly rozděleny a přesunuty do článku s názvem Větrná energetika. (Diskuse)
Bylo navrženo, aby jedna či několik sekcí tohoto článku byly rozděleny a přesunuty do článku s názvem Větrná elektrárna. (Diskuse)
Větrné elektrárny v dánském Vendsysselu

Větrná energie je označení pro oblast technologie zabývající se využitím větru jako zdroje energie.

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).

Tento článek se zabývá převážně soudobým využitím větru pro získávání elektrické energie.

Obsah

[editovat] Evropa

Následující seznam evropských zemí je seřazen podle instalovaného výkonu větrných elektráren.

EU Větrná energie (MW)[1][2][3]
Čis. Stát 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001
1 Německo 22 247 20 622 18 415 16 629 14 609 11 994 8 754
2 Španělsko 15 145 11 615 10 028 8 263 6 203 4 825 3 337
3 Dánsko 3 125 3 140 3 136 3 117 3 110 2 880 2 489
4 Itálie 2 726 2 123 1 718 1 255 913 797 690
7 Francie 2 454 1 567 757 386 239 145 93
5 Spojené království 2 389 1 963 1 353 888 648 552 474
6 Portugalsko 2 150 1 716 1 022 522 299 194 131
8 Nizozemsko 1 746 1 560 1 219 1 078 912 688 486
9 Rakousko 982 965 819 606 415 139 94
10 Řecko 871 746 573 465 375 276 272
Prvni deset 46 017 39 040 33 209 27 723 22 490 16 820
Čis. Stát 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001
11 Irsko 805 745 496 339 191 137 124
12 Švédsko 788 572 510 442 399 345 293
13 Belgie 287 193 167 95 68 35 32
14 Polsko 276 152 83 63 30 5 18
15 Česko 116 50 28 17 9 0 0
16 Finsko 110 86 82 82 52 43 39
17 Bulharsko 70 32 10 1 0 0 0
18 Maďarsko 65 61 18 6 3 1 1
19 Estonsko 58 32 32 6 2 2 0
20 Litva 50 56 6 7 0 0 0
21 Lucembursko 35 35 35 35 22 17 15
22 Lotyšsko 27 27 26 26 1 1
23 Slovensko 5 5 5 3 0 0
24 Rumunsko 3 2 1 0 0 0
25 Slovinsko 0 0 0 0 0 0
26 Kypr 0 0 0 0 0 0
27 Malta 0 0 0 0 0 0
EU27 (MW) 48 061 40 541 34 334 28 528 23 076 17 343
28 Norsko 333 314 267 160 101
29 Ukrajina 89 86 77
30 Turecko 146 51 20
31 Švýcarsko 12 12 12
Evropa (MW) 48 545 40 898

[editovat] Teorie větrné elektrárny

[editovat] 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

P_t = k_B\cdot \rho \cdot \frac {v^3}{2}, kde kB je Betzův koeficient 0,59

Pro reálné turbíny s průměrem rotoru D (tedy délkou lopatky D/2) se používá vzorec

P = c_p\cdot \rho \cdot \frac {v^3}{2} \cdot \pi \cdot \frac {D^2}{4} , kde cp je součinitel výkonnosti, v ideálním případě rovný 0,59

[editovat] Účinnost

Typický průběh generovaného výkonu a součinitele výkonnosti VE v závislosti na rychlosti větru

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 ČSÚ za rok 2007 však dosahuje koeficient ročního využití větrných elektráren v ČR pouze 12,71 % (za rok 2005 to bylo pouze 11 %) [4]. Hodnota ovšem značně závisí na zvolené lokalitě - větrná farma Sternwald na rakousko-českých hranicích ve východní části Šumavy dosáhla se 7 větrnými elektrárnami o instalovaném výkonu 14 MW koeficientu ročního využití za rok 2006 21,9 %, za první 4 měsíce roku 2007 se dokonce podařilo dosáhnout hodnoty průměrného využití 32,3 % (přičemž po zbytek téhož roku to bylo necelých 20%).[5]

[editovat] Rychlost větru v obecných podmínkách

Rozložení hustot rychlostí větru pro střední hodnotu rychlosti 15 m/s

Spektrum rozložení hustoty rychlostí větru v dané lokalitě je poměrně dobře popsatelné Rayleighovým rozdělením jako speciálním případem rozdělení Weibullova. Jde o funkci


f(v)= \frac {\beta}{\eta}\cdot(\frac {v}{\eta})^{\beta-1}\cdot e^{-(\frac {v}{\eta})^\beta}
, kde v je náhodně proměnná rychlost větru, β = 2 je tvarový parametr rozložení a η odpovídá střední hodnotě rychlosti větru


\eta \approx \frac {\tilde{v}}{0.886}

Je zřejmé, že maximum hustoty výskytu rychlostí bude vždy ležet vlevo od hustoty výskytu střední rychlosti větru. Pro reálné použití má smysl pracovat s pravděpodobností výskytu rozsahu rychlostí větru v intervalu (v1,v2), kterou lze určit jako


P_{(v_1,v_2)}=\int_{v_1}^{v_2} f(v) \mathrm{d}v


[editovat] Hlučnost větrných elektráren

Typická křivka závislosti hlučnosti větrného zdroje na vzdálenosti, vyznačena hygienická hranice 40 dbA pro noční dobu

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).

[editovat] Šíření hluku větrného zdroje

V praxi je jako model šíření používána náhrada prostředí hemisférou s homogenními vlastnostmi. V tomto modelu lze určit hlasitost hluku s danou intenzitou a v dané vzdálenosti dle vzorce


L_p=L_w-10\cdot log_{10}(2\pi\cdot R^2)-\alpha\cdot R

kde R je vzdálenost od zdroje hluku a α je součinitel absorpce, přijímaný pro suchý vzduch α=0.005 dBm-1, přičemž zdroj hluku je považován za bodový. Metodika měření je dána IEC 61400-11 ve druhém vydání. České hygienické normy připouštějí maximální úroveň hluku v obytné zástavbě 50 dBA ve dne a 40 dBA v noci, přípustná úroveň hluku ve volné přírodě není stanovena.

[editovat] 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-80 72 dB ve frekvenčním rozsahu 4-26 Hz). Infrazvukové vlnění se kromě vzdušné cesty šíří i konstrukcí dříku a základovou deskou do okolí.

[editovat] Hluky, typické pro větrný zdroj

Zdroj hluku Frekvenční rozsah Typická intenzita Charakter hluku
Turbulence na koncích listu 500-1000 Hz 91,2 dBA širokopásmové hučení, modulované otáčkami listu (wish-wish)
Hluk na náběžné hraně 750-2000 Hz 99,2 dBA širokopásmové svištění
Hluk odtrhávání proudnic typický tón 84,8 dBA tón, měnící se dle rychlosti větru
Strojovna směs hluků 97,4 dBA směs hluků, měnících se s různou periodicitou (zapínání a vypínání servopohonů, čerpadel, ventilátorů)
Generátor tón 87,2 dBA tón, jehož výška se mění s otáčkami vrtule

[editovat] Větrné elektrárny v Česku

Pchery, okres Kladno. Demontáž jeřábu při dokončování dosud nejvýkonnější větrné elektrárny v Česku (únor 2008).
Větrné elektrárny u Ostružné, Jesenicko

Celkový instalovaný výkon větrných elektráren v roce 2008 přesáhl 112 MW. Větrné elektrárny jsou instalovány v těchto lokalitách.

[editovat] Debata o využití větrné energie v Česku

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.

Ekonomickým otázkám větrné energetiky se podrobně věnuje heslo Ekonomické aspekty větrné energetiky

[editovat] Argumenty zastánců větrné energie

[editovat] Argumenty odpůrců větrné energie

Starší větrná farma v Tehachapi (Kalifornie)
Odvedená práce pro farmu VE Jindřichovice, data roku 2005. Graf je v měřítku nominální práce, odpovídající instalovanému výkonu
Elektrárna Investiční náklady
[Kč/kW]
Koeficient ročního využití
[%]
Měrné investiční náklady,
vztažené k plánované životnosti zdroje
[Kč/kWh]
VE Jindřichovice, Enercon E40 51000 19 1,50
VE Nová Ves, REpower MD70 33000[zdroj?] 33[zdroj?] 0,58[zdroj?]
JE Temelín 50000 69,5 [29] 0,29[zdroj?]
VE v USA [30] 1000 USD 33, nové zdroje z roku 2006 v průměru až 36[31] 4,7-7,2 centu

(Uvedené argumenty platí všeobecně, jejich váha se však v různých podmínkách liší. Nezpochybňují tedy, že stavba větrných elektráren může být v některých případech - zejména v přímořských oblastech a horských průsmycích - ekonomicky efektivní.)

[editovat] Poznámky

  1. Global Wind 2006 Report Global Wind Energy Council GWEG
  2. European Wind Energy Association EWEA
  3. Global Wind Report 2007 GWEC 2007
  4. http://www.czso.cz/csu/2007edicniplan.nsf/kapitola/10n1-07-2007-1600
  5. http://www.sternwind.at/produktion.htm
  6. studie hlu4nosti - anglicky
  7. viz omyl č.6 http://www.hnutiduha.cz/publikace/infolisty/pdf/vetrne_elektrarny.pdf
  8. http://www.wind-tschechien.de/site/images/fs01/96.pdf strana 24
  9. http://www.wind-tschechien.de/site/portal/59.aspx
  10. http://www.wind-tschechien.de/site/portal/42.aspx
  11. http://www.yes2wind.com/pdf/debunk.pdf
  12. a b http://www.ckdnoveenergo.cz/new/index.php?m=4&ms=117
  13. http://www.jardacat.estranky.cz/stranka/vetrne-elektrarny
  14. http://www.jindrichovice.cz/www/basic.php?section=article&art_id=266&art_lang=cz
  15. http://www.jesenik.net/index.php?obl=1&kat=11&sluz=81&limit=0
  16. http://web.spoluziti.cz/miranda2/m2/spoluziti/vyznam_uhli/20070322a.html
  17. http://www.vscht.cz/ktt/zdrene/3.0_V%ectrn%e1_energie.pdf strana 19.
  18. http://www.spvez.cz/pages/vitr.htm
  19. http://www.tecson.de/prohoel.htm
  20. http://www.vscht.cz/ktt/zdrene/3.0_V%ECtrn%E1_energie.pdf strana 18
  21. http://www.financninoviny.cz/zpravodajstvi/energetika/index_view.php?id=313429
  22. http://energie.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=4913&h=2&pl=49
  23. http://www.scienceworld.cz/sw.nsf/ID/61491FC9B305BF54C125726B00602CCA?OpenDocument&cast=1
  24. http://manhaz.cyf.gov.pl/manhaz/strona_konferencja_EAE-2001/15%20-%20Polenp~1.pdf
  25. http://209.85.129.104/search?q=cache:Zdh6qdw7bh8J:download.mpo.cz/get/29106/31410/334079/priloha001.doc+57,7+twh+mpo&hl=cs&ct=clnk&cd=3&gl=cz&client=firefox-a
  26. http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_power
  27. http://www.vscht.cz/ktt/zdrene/3.0_V%ECtrn%E1_energie.pdf strana 18
  28. http://blog.ihned.cz/c3-26352340-YCEZ00_d-proc-tolik-povyku-kvuli-vetrnym-elektrarnam
  29. http://www.cez.cz/cs/o-spolecnosti/media/aktuality-z-jadernych-elektraren/5339.html
  30. http://www.vscht.cz/ktt/zdrene/3.0_V%ECtrn%E1_energie.pdf strana 18
  31. http://www1.eere.energy.gov/windandhydro/pdfs/41435.pdf str. 17 (průměr el. v USA, postavených v roce 2006)
  32. [PRÁVO NEZÁVISLÉ NOVINY ročník 18/č.99 strana 5 článek Větrné elektrárny utáhnou 36 tisíc domácností]
  33. RoswellAmbros
  34. Nebezpečný led upadlý z větrné elektrárny
  35. František Šustr, předseda České společnosti pro větrnou energii - Zpravodajství Econnect, 1.8.2007, Časopis BIZ, 1.8.2007
logo Wikimedia Commons
Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu

[editovat] Související články

[editovat] Externí odkazy

 
Větrná energie v jiných jazycích: Afrikaans, العربية, Žemaitėška, Беларуская, Беларуская (тарашкевіца), Català, Cymraeg, Dansk, Deutsch, Ελληνικά, English, Esperanto, Español, Eesti, Euskara, فارسی, Suomi, Français, Gàidhlig, Galego, עברית, Hrvatski, Magyar, Bahasa Indonesia, Íslenska, Italiano, 日本語, Lietuvių, Latviešu, Nederlands, ‪Norsk (nynorsk)‬, ‪Norsk (bokmål)‬, Polski, Português, Română, Русский, Srpskohrvatski / Српскохрватски, Slovenčina, Slovenščina, Svenska, ไทย, Türkçe, Українська, Tiếng Việt, 中文
Tento článek je převzat z české wikipedie - otevřené encyklopedie, originální článek naleznete na adrese: „http://cs.wikipedia.org/wiki/V%C4%9Btrn%C3%A1_energie
Stránka byla naposledy upravena v Stránka byla naposledy editována 25. 11. 2008 v 08:10.
Veškerý text je dostupný za podmínek GNU Free Documentation License (Autorské právo pro podrobnosti).
Další služby: Portál | Katalog | Hledej | Zprávy | Počasí | Kurzy | Práce | Slovník | TV | Online hry | Java hry | SMS | Loga a melodie | Chat | Fórum | Kontakt | Set-top-boxy