Energie větru
Systémy připojené k síti
Systémy dodávající energii do rozvodné sítě (grid-on) jsou nejrozšířenější a používají se v oblastech s velkým větrným potenciálem, slouží téměř výhradně pro komerční výrobu elektřiny.Trendem je výstavba stále větších strojů (průměr rotoru 40 až80 m a věž o výšce více než 80 metrů). Důvodem jsou nižší měrné náklady na výrobu energie a maximální využití lokalit, kterých je omezený počet. Ve vnitrozemí se staví stroje s výkonem 300 až 2 000 kW. Na moři (poblíž pobřeží) se však staví stroje s výkonem až 5 MW. Naopak starší vnitrozemské elektrárny s výkony do 200kW se demontují a nahrazují silnějšími stroji, i když jsou ještě provozuschopné. Nabízí se pak k vývozu i do ČR.
Tyto velké elektrárny mají asynchronní generátor, který dodává střídavý proud většinou o napětí 660 V, a tudíž nemohou pracovat jako autonomní zdroje energie. Existují i elektrárny se speciálním mnohapólovým generátorem, který nevyžaduje převodovou skříň. Většina elektráren má konstantní otáčky.
Moderní větrné elektrárny mají rozběhovou rychlost větrukolem 4 m/s. Pro zvýšení výroby jsou některé elektrárny vybaveny dvěma generátory (nebo jedním s dvojím vinutím). Při nízké rychlosti větru běží menší generátor, při vyšší rychlosti větru se přepne na větší generátor. Startovací rychlost pro snížený výkon je potom kolem 2,5 m/s.
K zefektivnění provozu a snížení nákladů na projektování a výstavbu se velké elektrárny sdružují do skupin (obvykle 5 až 30 elektráren), tzv. větrných farem.
Technické řešení
Podle aerodynamického principu dělíme větrné motory navztlakové a odporové. Nejrozšířenějším typem jsou elektrárny s vodorovnou osou otáčení, pracující na vztlakovém principu, kde vítr obtéká lopatky s profilem podobným letecké vrtuli. Napodobném principu pracovaly již historické větrné mlýny, nebo tak pracují větrná kola vodních čerpadel (tzv. americký větrný motor).Po experimentech s jedno-, dvou- i čtyřlistými rotory již všechny velké moderní elektrárny používají třílisté rotory.Existují také elektrárny se svislou osou otáčení, některé pracující na odporovém principu (typ Savonius, jako miskyanemometru) nebo na vztlakovém principu (typ Darrieus). Výhodou elektráren se svislou osou pracujících na vztlakovém principu je, že mohou dosahovat vyšší rychlosti otáčení a tím i vyšší účinnosti; není je třeba natáčet do směru převládajícího směru větru. Elektrárny se svislou osou otáčení se v praxi příliš neuplatnily, neboť u nich dochází k mnohem vyššímu dynamickému namáhání, které značně snižuje jejich životnost. Nevýhodou je malá výška rotoru nad terénem, tj. i menší rychlost větru.
Výběr vhodných lokalit a zásady pro dimenzování
V případě vnitrozemských oblastí, tedy v podmínkách ČR, jsou příhodné lokality převážně ve vyšších nadmořských výškách, obvykle nad 500 m n. m. V nižších nadmořských výškách je roční průměrná rychlost větru nízká (kolem 2 až 4 m/s). Rychlost větruje naprosto zásadní parametr, neboť energie větru roste se třetí mocninou rychlosti. Při zdvojnásobení rychlosti větru (např. ze 4m/s na 8 m/s) vzroste jeho energie osmkrát. Je zřejmé, že i malá odchylka v rychlosti větru se výrazně projeví na množství získané elektřiny.K ohodnocení konkrétní lokality je nejvhodnější stanovenídistribuční charakteristiky, což je rozdělení četnosti rychlostí větru zjištěné kontinuálním měřením rychlosti ve výšce osyrotoru. Ideální je alespoň roční měření porovnané s dlouhodobými údaji na blízkých meteorologických stanicích. Jednotlivé roky se od sebe mohou značně lišit. Předrozhodnutím o stavbě elektrárny je tedy třeba znát následující vstupní údaje:
- měřené průměrné rychlosti větru včetně četnosti směru, ideálně roční měření;
- množství a parametry překážek, které způsobují turbulenci a brání laminárnímu proudění větru (porosty, stromy, stavby, budovy);
- chod ročních venkovních teplot či jiných nepříznivých meteorologických jevů (např. námrazy způsobují odstávky);
- nadmořská výška (hustota vzduchu);
- možnost umístění vhodné technologie:
- únosnost podloží, kvalita podkladu a seismická situace, geologické podmínky pro základy elektrárny;
- dostupnost lokality pro těžké mechanismy, možnosti pro vybudování potřebné zpevněné komunikace;
- vzdálenost od přípojky VN nebo VVN s dostatečnou kapacitou;
- vzdálenost od obydlí, která by měla být dostatečná kvůli minimalizaci možného rušení obyvatel hlukem (nejvyšší přípustná hladina hluku ve venkovním prostoru na obytném území je ve dne 50 dB a v noci 40 dB);
- míra zásahu do okolní přírody - zátěž při výstavbě elektrárny, zátěž budováním elektrické přípojky, zásah do vzhledu krajiny (umístění lokality v CHKO velmi komplikuje povolovací řízení).
- majetkoprávní vztahy k pozemku, postoj místních úřadů, občanů, vlastnictví či dlouhodobý pronájem pozemků.
Pro vlastní stavbu elektrárny je nutno získat v první řadě územní rozhodnutí a následně stavební povolení. Někdy je kvůlitomu nutno změnit územní plán příslušné obce či území. Stavební úřad bude
v souladu se zákonem vyžadovat stanoviska různých dotčených orgánů státní správy, zejména státní ochrany přírody, ale třeba i Armády ČR. Mimoto je nutno vyřešit i jiné problémy:
- Pokud přípojka elektrárny k síti nepovede pouze po pozemcích investora, je třeba získat svolení pro instalaci a vedení po všech soukromých či veřejných pozemcích (ev. zřídit věcná břemena k těmto pozemkům).
- Zpracování studie vlivu na životní prostředí (EIA). Elektrárna nesmí mít negativní dopad na své okolí. Jako každé strojní zařízení vydává i větrná elektrárna mechanický (převodovka) a aerodynamický hluk způsobený obtékáním listů elektrárny. Přestože je snížení hluku věnována v konstrukci moderních elektráren velká pozornost, může nevhodně umístěná elektrárna působit nepříjemnosti.
Malé větrné elektrárny jsou rychloběžné (mají vysoké otáčky rotoru) a proto jsou poměrně hlučné. Umístění této elektrárny přímo na zahradě může narušit dobré sousedské vztahy.
Chceme-li dodávat elektřinu do sítě, je třeba mimo jiné:
- Získat licenci k výrobě elektřiny (případně k přenosu) podle energetického zákona č. 458/2000 Sb.
- Splnit technické podmínky pro připojení k síti a získat souhlas příslušného provozovatele distribuční soustavy (veřejné sítě).
Řešení většiny těchto problémů je časově a administrativně náročné.
Větrníky.EU s.r.o.
Hájenská 1433
407 47 Varnsdorf
Miroslav Černý
+420 606 765 553
Ing. Miroslav Černý
+420 602 311 784
E-mail:
info@vetrniky.eu
IČ: 286 64 094
DIČ: CZ28664094
Zapsáno v OR
u Krajského soudu
v Ústí nad Labem,
oddíl C, vl. 25959