energia, Zespół Szkół Technicznych nr 2 w Chełmie, Sciągi
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Energia była, jest i będzie potrzebna ludziom w ich życiu. Jej postać, forma czy wykorzystanie może być różne, ale przede wszystkim potrzebujemy jej przy produkcji przemysłowej, transporcie, ogrzewaniu czy owietleniu. Poczštkowo tej energii dostarczało nam rodowisko w postaci zasobów naturalnych nieprzetworzonych opału i paliw np. drewna, węgla, ropy naftowej czy gazu. Również dawniej przetwarzano energię w wiatrakach czy młynach wodnych. Jednak cišgły wzrost zapotrzebowania na energię i to w różnych postaciach, kurczenie się zasobów kopalnianych, względy ekologiczne i ekonomiczne stawiajš przed ludmi nowe zadania i wyzwania w tej dziedzinie. Rozwój techniki w drugiej połowie XIX wieku i powstanie ogromnej iloci urzšdzeń elektrycznych. wymusił rozwój elektrowni, których zadaniem jest dostarczać pršd elektryczny do poszczególnych odbiorców. Elektrownie mogš pobierać energię potrzebnš do wytworzenia pršdu z różnych ródeł. Mogš być to elektrownie cieplne, jšdrowe, wiatrowe, słoneczne, geotermalne.ródła energii dzielš się na dwie zasadnicze grupy:? Odnawialne? NieodnawialneDo nieodnawialnych ródeł energii zalicza się surowce, które po wykorzystaniu ulegajš rozkładowi należš do nich paliwa kopalne (tj. węgiel, ropa naftowa) oraz energia jšdrowa. Z kolei do odnawialnych ródeł energii należš: energia wiatrowa, wodna, słoneczna, geotermiczna (geotermalna) oraz biomasa.ELEKTROWNIE WIATROWESporš częć energetycznych potrzeb wiata mógłby zaspokoić wiatr. Trzeba go tylko zaprzšc do pracy. wiatowe zasoby energii wiatru, nadajšcej się do wykorzystania z technicznego punktu widzenia, to 53 tys. TWh/rok. Ta iloć energii to czterokrotnie więcej, niż wynosiło globalne zużycie energii elektrycznej w 1998 roku.Wiatr jako nonik energii wykorzystywano już w starożytnoci. Około 1800 lat temu w krajach ródziemnomorskich i w Chinach pojawiły się pierwsze silniki wiatrowe. W Babilonii wykorzystywano je do osuszania mokradeł, a w innych krajach do nawadniania pól. W VIII wieku w Europie pojawiły się duże wiatraki 4-skrzydłowe, w których budowie wyspecjalizowali się Holendrzy. We wczesnym redniowieczu silnik wiatrowy znalazł zastosowanie w młynach prochowych. Jednoczenie w niektórych krajach na terenach polderowych stosowano wiatraki przepompowujšce wodę w celu osuszenia terenu uprawy.Największš rolę energia wiatru odgrywała w XVI wieku, ogólna moc młynów napędzanych wiatrem wynosiła 1 TW. W końcu XIX wieku siłownie wiatrowe przestały już być doskonalone, a jednoczenie w Danii funkcjonowało ponad 30 000 takich młynów i mniej więcej tyle samo wiatraków było w Holandii.Do 1940 roku Dania miała ponad 1300 działajšcych generatorów wiatrowych. Do 1940 roku w USA zbudowano około 6 milionów takich generatorów. Turbiny wiatrowe były dla mieszkańców wsi w ówczesnych czasach jedynym dostępnym ródłem elektrycznoci. W 1960 roku na wiecie wykorzystywano ponad 1 milion siłowni wiatrowych. Ponowny wzrost zainteresowania szerszym wykorzystaniem energii wiatru nastšpił po kryzysie energetycznym w 1973 roku.Od tego czasu powstało na wiecie tysišce instalacji wykorzystujšcych wiatr do produkcji energii elektrycznej. O opłacalnoci tych instalacji decyduje duża prędkoć wiatru i stałoć jego występowania w danym miejscu. Dlatego elektrownie wiatrowe sš zazwyczaj budowane na terenach nadmorskich i podgórskich. W Europie Dania, Niemcy, Szwecja i Wielka Brytania znajdujš się w czołówce państw wykorzystujšcych wiatr do produkcji energii elektrycznej. Dania eksploatuje już ponad 5 tys. wiatraków, które w 1997 r. zaspokajały 6,5% zapotrzebowania na pršd. Koleje duńskie zamierzajš wybudować w pobliżu torów 80 wielkich wiatraków, z których każdy będzie miał generator o mocy 1,5 MW. Energia czerpana z wiatraków pokryje zapotrzebowanie pocišgów na pršd, co znacznie obniży emisję zanieczyszczeń powietrza przez dotychczas pracujšce elektrownie. Na wybrzeżach Danii ma powstać dalsze pięć kompleksów elektrowni wiatrowych liczšcych 500 wiatraków. W Niemczech, w landzie Szlezwik-Holsztyn wiatraki sš od dawna elementem krajobrazu. Do końca 1996 r. 1000 zespolonych elektrowni wiatrowych dostarczyło 6% zapotrzebowania energetycznego w tym rejonie. W Szwecji k. Malmo pracuje elektrownia wiatrowa o mocy 3 MW. Największš w Europie elektrownię wiatrowš uruchomiono w 1996 r. w Walii, w pobliżu Carno. Elektrownia ta wyposażona jest w 56 turbin wytwarzajšcych pršd o mocy ponad 30 MW.Międzynarodowa Agencja Energii (IEA), która ma swš siedzibę w Paryżu, ocenia, że zużycie energii elektrycznej podwoi się do roku 2020. Jeżeli założy się, iż 10 proc. tej iloci ma pochodzić z wiatru, to z tej energii należy wytworzyć 2500 - 3000 TWh/rok. W skali wiatowej realistyczne jest założenie, że 20 proc. energii elektrycznej będzie wytwarzane z pomocš energii wiatru. Niemcy stały się pierwszym krajem, który przekroczył pułap 2000 MW. Roczny koszt inwestycji w celu osišgnięcia 10-procentowego udziału energii elektrycznej wytworzonej z energii wiatru w wiatowym bilansie energii elektrycznej wyniósł 3 mld dolarów w 1999 roku, za w 2020 roku należy spodziewać się wydatków rzędu 78 mld dolarów. Jeżeli chodzi o korzyci dla rodowiska naturalnego, do atmosfery nie trafi 69 mln ton dwutlenku węgla w 2005 roku, 267 mln ton w 2010 roku i 1780 mln ton w 2020 roku. Łšczna redukcja emisji dwutlenku węgla - gazu odpowiedzialnego za ocieplenie klimatu - w latach 1999 - 2020 wyniesie 10750 mln ton.Wielkoć nowo instalowanej mocy w elektrowniach wiatrowych wzrastała przez ostatnich 8 lat przeciętnie o 40% rocznie, czynišc energetykę wiatrowš jednš z najszybciej rozwijajšcych się gałęzi przemysłu. Taki rozwój rynku był napędzany głównie przez politykę rzšdów, ukierunkowanš na umożliwienie energii wiatrowej konkurowania z już istniejšcymi technologiami, i uznajšcš korzyci płynšce z energii wiatrowej, które przeważnie nie sš zawarte w cenach elektrycznoci płaconych przez konsumentówW cišgu ostatnich 10 lat skumulowana, zainstalowana moc wyjciowa elektrowni wiatrowych wzrastała z prędkociš ponad 30% rocznie, do całkowitej wielkoci prawie 13000 MW w całej Europie na koniec roku 2000 (wykres 1).Prędkoć, z jakš instalowane sš nowe moce, w rzeczywistoci wzrastała w tym samym okresie rednio o ponad 40% rocznie (wykres 2).W roku 2000 Europejskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej zwiększyło swój cel dotyczšcy mocy elektrowni wiatrowych zainstalowanych w UE z 40 GW do 60 GW do roku 2010. Odzwierciedla to trend kontynuacji silnego wzrostu nowo instalowanej mocy, i jednoczenie fakt, że aby osišgnšć wielkoć 60 GW w roku 2010, ale jej nie przekroczyć, szybkoć instalacji nowych turbin w Europie musiałaby spać poniżej wartoci z lat ubiegłych.Różnice w rozwoju energetyki wiatrowej pomiędzy różnymi krajami sš uderzajšce. W znaczšcym stopniu ten rozwój w Unii Europejskiej odbywał się w 3 krajach: Niemczech, Danii i Hiszpanii. Rozwój, który miał miejsce, był wynikiem udanej polityki dotyczšcej energetyki wiatrowej.Polityka wspierania rozwoju energetyki wiatrowej przyjmuje różne formy - ustalanie wielkoci docelowych, rodki informacyjne, finansowanie badań i rozwoju, polityka rozwoju rynku - wszystkie skupione bezporednio na sektorze energetyki odnawialnej. Ale również inne obszary polityki mogš mieć znaczšcy poredni wpływ na wykorzystanie energii wiatru, między innymi: polityka dotyczšca zmian klimatycznych i inne przepisy ochrony rodowiska, np. z zakresu lokalnego zanieczyszczenia powietrza, polityka rozwoju gospodarczego i regionalnego, rodki zapewnienia bezpieczeństwa dostaw energii.Na poziomie europejskim polityka promowania energii odnawialnej przyjmowała wiele form. Od lat osiemdziesištych projekty z zakresu energetyki odnawialnej były finansowane z programów ramowych Komisji Europejskiej na rzecz badań, rozwoju i demonstracji. To finansowanie odgrywało istotnš rolę w rozwoju technologii turbin wiatrowych, która doprowadziła do istotnych redukcji kosztów wytwarzania energii wiatrowej.Unia Europejska zapewniała również wsparcie dotyczšce pozatechnicznych aspektów promocji odnawialnych ródeł energii, na przykład za porednictwem trwajšcego programu ALTENER, obejmujšcego istotne rodki informacyjne.W 1997 roku Komisja Europejska przyjęła Białš Księgę Energetyki Odnawialnej, w której przyjęto za cel podwojenie przez Unię Europejskš wykorzystania energii odnawialnej do roku 2010 z 6% do 12%. Mimo wszystkich rodków opisanych powyżej, postęp w dšżeniu do tych celów w krajach członkowskich był różny. Nastšpiło zwiększenie produkcji energii ze ródeł odnawialnych, zwłaszcza energii wiatrowej. Jednak te postępy sš niewystarczajšce, a wzrost całkowitego zużycia energii powoduje, że osišgnięcie zakładanego udziału energii odnawialnej staje się trudniejsze.NIEDOGODNOCIPracujšca elektrownia wiatrowa wytwarza hałas. Pochodzi on głównie od obracajšcych się łopat wirnika (opory aerodynamiczne) i w mniejszej częci i generatora i przekładni. Przy planowaniu budowy należy uwzględnić poziom dwięku i dotyczšce tych poziomów normy. Poniższy schemat przedstawia rozkład natężenia dwięku dla elektrowni wiatrowej.WARUNKI W POLSCEPomiar prędkoci kierunku wiatru jest podstawowš informacjš którš należy przeprowadzić w miejscu przyszłej lokalizacji elektrowni wiatrowej. Pomiar należy przeprowadzić na co najmniej dwóch wysokociach tak aby wyeliminować niekorzystne zawirowania wiatru spowodowane obecnociš drzew i budynków. Pomiary należy przeprowadzać przez jeden rok. Po zebraniu danych, wyniki pomiarów należy poddać obróbce w programie który wskaże zasoby wiatru na badanym terenie. Pomiar prędkoci rejestruje się co 10 min. Należy także rejestrować kierunek wiejšcego wiatru . Najlepsze miejsca pod lokalizację elektrowni wiatrowych znajdujš się na wybrzeżu oraz byłym woj...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]