Как работи ветрогенераторът? Той превръща енергията, която се съдържа във вятъра – движението – в електрическа енергия.

По какъв начин? Простичко казано, когато вятърът удари ротора на вятърната турбина, роторът започва да се върти и вътре в турбината генератор – като този на велосипедите, но по-голям – който е свързан с ротора, произвежда електричество.

И не толкова опростено: когато вятърът премине над роторните витла, вакуум зад витлото задвижва ротора както самолетите се издигат от земята. Ветрогенераторът постоянно измерва скоростта и посоката на вятъра. Той завърта цялата главина – кабината на върха на кулата – и я насочва директно към вятъра. Всеки няколко секунди ъгълът на всяко роторно витло се коригира, за да осигури оптимална работа на ветрогенератора. Генераторът е постоянно синхронизиран с електрическата мрежа. Напрежението се трансформира до 20 000 волта във ветрогенератора и по-късно достига 110 000 волта в подстанцията. Оптически кабели свързват контролните панели на ветрогенератора един с друг и сателитна връзка ги свързва с дистанционния контролен център. Вълнуващо? Ние мислим, че е така. За повече детайли ето някои линкове, за да научите повече.

Производители на ветрогенератори:

Vestas
Suzlon
Siemens
GE
Enercon

Видео:

Технологии:

Ветрогенератор
Как работят ветрогенераторите

Оценката на ветровия ресурс, или разговорно казано проучването на вятъра, означава подробен научен анализ на ветровите и климатични характеристики за локацията на всеки ветрогенератор от проекта. Тя служи за три основни цели.

На първо място и най-съществено, тя ни позволява прецизно да прогнозираме работата на ветроенергийния проект. Това е необходимо за получаването на финансиране от банки наред с други неща.

На второ място, само с наличието на оценка на ветровия ресурс, можем да определим кой специфичен модел ветрогенератор ще е най-ефективен за проекта.

На последно място, производителите на ветрогенератори се нуждаят от проучването на вятъра, за да се уверят, че ветрогенераторите им са подходящи за проекта.

Сега повече за това как изглежда оценката на ветровия ресурс и как работи тя? Започваме с измервания на следните показатели за проекта:
Скорост на вятъра (м/с)– за да прогнозираме производството и да определим подходящите ветрогенератори
Посока на вятъра (градуси) – за да разположим ветрогенераторите оптимално, така че те да не блокират вятъра един от друг
Въздушно налягане и влажност (mBar / % RH) – за да прогнозираме масата на въздуха, производството и натиска върху ветрогенераторите
Температура (градуси по Целзий) – за да определим дали са необходими специални ниски или високи температурни особености

Тези измервания се извършват с ветроизмервателни мачти, които са с височина от 10 или 60 метра. Защо те трябва да са толкова високи? Тъй като скоростта на вятъра се увеличава с височината, ветрогенераторите ще са с поне 80 метра височина. Това нарастване с височината се нарича wind shear. Така, че трябва да разберем с какъв вятър разполагаме.

Но какво да правим с всичко това? Наемаме експерти – метеоролози, специализирани във вятърна енергия – за да анализират данните. За тази цел те разглеждат данните, инспектират местоположението, конструират 3D компютърни модели на терена и симулират ветровия поток за проекта. В крайна сметка, всичко това се изготвя, за да се определи къде вятърът ще бъде най-силен и точно колко вятър има всъщност. Без това не може да се реализира добър проект. За пример на карти с ветровия потенциал, погледнете снимката по-долу.

Сензори:

NRG Systems
SME Consult
Second Wind
Visala

Оценка на Вятърния Ресурс
Second Wind Knowledge Center

Как произведената електроенергия от един ветропарк достига до потребителите? Нека следваме „потока” на електричество. Започваме от генератор, който се захранва от въртеливите движения на перките. От там продължаваме по кабелите вътре в самата кула на ветрогенератора и достигаме до малък трансформатор. В него преобразуваме напрежението от 690 волта до 20 000 волта с цел по-добро транспортиране на електричеството. На същия принцип, използваме по-голямо налягане за по-големи водопреносни мрежи, и по-малко налягане за водопроводните тръби вкъщи. След преобразуването към 20 000 волта (напрежение равно на това по трасетата свързващи селища) и обходим всеки един ветрогенератор,  събираме потока от електричество в една точка. Следващата стъпка е транспортирането на електроенергията от тази точка до подстанция, в която трансформатор превръща напрежението от 20 000 волта до 110 000 волта. Това е напрежението, по електропреносната мрежа стопанисвана от НЕК, която е и нашата следваща спирка.

От там, електричеството се доставя, където има нужда от него – магазин, фабрика, болница, училище, радиатор или компютъра, който ползвате в момента. Как по-точно електричеството достига до тези потребители? Горе-долу по същият начин, който описахме, но в обратен ред. Електричеството се пренася по разпределителната мрежа до по-голяма подстанция. Такива се намират най-често до по-големите градове. Чрез тези подстанции, напрежението се трансформира от 110 000 волта до 20 000 волта. Това преобразуване осигурява по-голяма сигурност и лекота при работата с електроенергия. Веднъж преобразувано до 20 000 волта, напрежението достига до малък трансформатор близо до вас, най-често чрез подземни кабели или трафопостове, където се снижава до 230 волта. Това е напрежението, с което работят повечето от уредите у дома включително, компютърът, който ползвате в момента. Така, генерираната от нас енергия достига до електрическите контакти във вашия дом.

За графика демонстрираща целия процес, моля погледнете тук.

Едно от нещата, които отличават енергията произведена от вятърно-енергийни централи от други сходни източници е невъзможността тя да бъде съхранявана. Има възможност да се използват помпени хранилища, но до там. Това означава, че произведеното количеството електричество трябва винаги да е равно на консумираното количество. Ако има свръхпроизводство, напрежението нараства до ниво, при което мрежата се изключва, за да предпази електрониката ви. Ако пък е налице по-малко производство от необходимото, тогава става тъмно.

Как точно се постига този баланс? Като начало се прогнозира колко електричество ще бъде използвано. Като цяло, хората са податливи на прогнозиране, защото се оказва, че повечето от нас готвят или пият кафе, включват или изключват телевизорите си или лампите дори по едно и също време. В следствие на това, операторите на мрежата могат да правят достатъчно точни прогнози. Следващата стъпка е да се предвиди колко електричество ще е нужно да се произведе от всяка една централа. За ветро и фотоволтаичните централи е достатъчно да се погледне прогнозата за времето, за да се предвиди колко електричество може да се очаква от тях. Като последни детайли по балансирането могат да се спират или пускат малки централи, като газови турбини или да се регулира потока от вода, който пропускат язовирните стени. По този начин се постига баланса в електропреносната мрежа. 

За повече детайли относно работата на тези елементи и как би изглеждала картината ако нещо се обърка погледнете тук:

Electric Power Transmission
Dynamic Demand (electric power)
Demand Response
Power Outage
Northeast Blackout of 2003

Как един ветроенергиен проект носи ползи за околната среда?
Той произвежда електрическа енергия, използвайки вятър без да се изгарят въглища, петрол, газ или каквато и да е друга суровина, като в същото време не се генерират ядрени отпадъци.

Какво означава това за околната среда? Вземете например традиционна електроцентрала. За да произвеждат, ТЕЦ горят нещо – въглища, петрол, газ, ядрено гориво – като крайният резултат е топлина, която завърта турбина. Ние използваме вятър. Колкото повече вятър успеем да превърнем в електричество чрез ветрогенератори, толкова по-малко горива трябва да се използват в традиционните ТЕЦ, които към момента са едни от основните мощности в страната (дял на ТЕЦ/ВЕЦ/АЕЦ/ВтЕЦ/СЕЦ). Повечето от енергията, произведена в България идва от горене на въглища. С ветропарковете всяка година тонове въглища могат да бъдат спестени. За повече изчисления? Натиснете тук.

За повече информация:

Вятърна Енергия
Намаляване на Емисиите от Въглероден Диоксид

Консумация на вода за производство на електричество

Как ветроенергийните паркове помагат в борбата срещу климатичните промени?

Лесно. Те произвеждат енергия без да горят каквото и да било.

Когато се горят въглища, петрол или газ, ние не само изразходваме ограничените си полезни изкопаеми, но и изхвърляме огромно количество прах. Ние генерираме вредни емисии. С най-голям дял е въглеродният диоксид (CO2), но освен него има и други. При изхвърлянето на подобни газове в атмосферата се получава слой, който задържа топлината на планетата и в резултат температурата се покачва.

Освен въглеродния диоксид, ние изхвърляме в атмосферата голямо количество смог и микро частици. Това нанася големи вреди. Например прахът, отделян при работата на ТЕЦ, достига до полюсите и покрива леда, придавайки му сивкав цвят. Какво означава това? Белият лед отразява до голяма степен светлината и топлината обратно в атмосферата, като по този начин подържа стабилна ниска температура. Сивият лед, от своя страна, има по-малък коефициент на отразяване и това води до затопляне на ледените шапки и увеличаване на нивото на Световния океан.

За повече сметки натиснете тук.

За повече информация:

Промяна на Климата 
Глобално Затопляне
Парникови Емисии
IPPC: Промяна на Климата 2007
Проект за Предвиждане на Климатичните Промени
The Economics of Climate Change (Икономика на Климатичните Промени) (By Nicholas Stern LSE, 2008)

Количество CO2 за различни източници на енергия (Our Choice by Al Gore)

Има 4 източници на въздействие върху околната среда, породени от реализацията на един ветроенергиен проект. Строят се пътища за транспортиране и поддръжка на ветрогенераторите, прокарват се кабели, за да се транспортира произведената енергия, Изливат се фундаменти за всеки един ветрогенератор и не на последно място, необходима е и площадка за строителния кран. Нека да поговорим за всеки един източник поотделно.

Пътища

Всеки един ветрогенератор се нуждае от път, за да може да бъде доставен, монтиран и поддържан. До голяма степен, съществуващите пътища са достатъчни, след тяхното подобрение и укрепване. Накрая, на някои места се налага да бъдат изградени нови пътища, като разбира се стремежът е необходимоста от такива да бъде сведена до минимум. Това би ограничило въздействието върху околната среда, както и разходите по проекта. Също така пътищата се изграждат от чакъл, а не от асфалт или бетон. Това се прави с цел оттичане на водата и избягване на ерозия, като в същото време тези пътища ще бъдат по-лесни за демонтиране и рециклиране в края на проекта.

Окабеляване

Всички ветрогенератори трябва да бъдат свързани помежду си и като цяло с националната електрическа мрежа, за да може произведената електроенергия да достигне до потребителите. Това се постигна чрез подземни кабели или малки надземни електрически линии. По възможност, тези съоръжения следват пътните артерии, за да се намали въздействието и се издраждат възможно най-къси. По този начин се намаляват загубите от преноса на електроенергия, намаляват се разходите и въздействието върху околната среда.

Фундаменти

Всеки ветрогенератор, както къщите, има нужда от фундамент, за да стои изправен. Този фундамент за 1 ветрогенератор е приблизително с диаметър 20 метра и не повече от 3 метра дълбок. Фундаментите, естествено, са конструкции от бетон и арматурна стомана. В края на икономическия живот на проекта, точно както при къщите, тези фундаменти могат да бъдат демонтирани чрез пневматични чукове.

Площадки за кранове

Ветрогенераторите се нуждаят от кран, за да бъдат монтирани. От своя страна, този кран се нуждае от внимателно подготвена площадка, на която да бъде разположен. По същество, площадката е подобна на самите пътища – направена е от чакъл, който може да бъде отстранен и рециклиран в последствие.

В края на икономическия живот на един ветропарк, се отстранят всички ветрогенератори, кабели, фундаменти, пътища и площадки за кранове и използваните имоти се връщат към първоначалното си състояние.  Разбира се, подобренията по пътищата и инфраструктурата е възможно да останат за публично ползване.

В миналото бяха налице проблеми с нивата на шума и засенчването от ветрогенератори. Това се отнасяше за проекти, строени в прекомерна близост до жилища. Днес, тези проблеми са взети предвид. Законът изисква подходящо минимално разстояние от населени места, като също така се използват детайлни проучвания и специализиран софтуер, за да се подсигури, че осъществяването на проект няма да притесни жителите на близките населени места. Нека обсъдим сега тези две притеснения.

Засенчване и Смущения

Когато слънцето се намира зад роторните перки на ветрогенератора, има вероятност да се получи т. нар. „строб ефект" (мигане). Възможно е с точност да се изчисли дали трептяща сянка всъщност би се появила на определена локация в близост до ветропарк, както и нейната часова продължителност годишно. От това следва, че е сравнително лесно да се определи дали строб ефектът би бил потенциален проблем.

Шум

Ветрогенераторите, както автомобилите, са станали много по-безшумни отпреди 15 години. Всички нови модели се монтират с шумоизолация, като самите перки са проектирани да намаляват шума. Фирмите, разработващи проекти за вятърна енергия, използват специализирани програми за изчисление на точните стойности на шума от ветропарка в зависимост от скоростта на вятъра. За по-подробна информация и примери разгледайте приложените таблици.

Знаете ли, че България трябва да разработва проекти за възобновяема енергия? Защо? Европейският съюз, в опита си да се бори с климатичните промени, постави задължителни цели на всяка страна членка относно количеството възобновяема енергия, която тя трябва да произведе до 2020 г. За България това означава, че до 2020 г. общо 16% от енергията, произведена в страната трябва да бъде от възобновяеми енергийни източници.

А какво се случва, в случай че целта не е постигната? Европейският съюз ще наложи санкции и регулации. И това със сигурност ще бъде лоша употреба на средства, които в противен случай биха могли да са инвестирани в полза на страната.

Директива на ЕС за Възобновяемата Енергия

Прекалено скъпа ли е вятърната енергия? Не. Ето две причини защо:

Вятърната енергия е вече конкурентна като енергиен източник. Тя е по-евтина от редица други енергийни източници като газта и нефта.

Продажната цена, която проектът получава за произведената електрическа енергия се определя и актуализира ежегодно от ДКЕВР. Работата на тази комисия е да поддържа достатъчно високи преференциални цени, за да се насърчават инвестиции в проекти като този и така да се спомогне достигането на европейските климатични цели, като в същото време цените останат възможно най-ниски, за да може населението да продължи да е в състояние да заплаща енергията.

Ако разгледаме един ветроенергиен проект като финансова инвестиция, той е доста подобен на инвестиция в апартамент, който след това се отдава под наем. В началото на проекта се прави голяма инвестиция във ветрогенераторите и инфраструктурата. След това през следващите 15 - 20 години се получава стабилен приток на средства от продажбата на произведената електрическа енергия. За да се запази инвестицията лесно управляема в началото, финансирането на част от проекта  – някъде около 70 % - става чрез заем от банка, който след това се изплаща през следващите 10 до 12 години. Намирате големи различия с недвижимите имоти? Тук няма нужда от наематели, а е необходим вятър, поради което всеки ветроенергиен проект разполага с множество подробни експертни проучвания на ветровия потенциал. Без тях той няма да е особено мъдра инвестиция и никоя банка няма да отпусне заем за проекта.

Накратко казано, ветроенергийните проекти не са спекулативно високодоходни инвестиции. Уверени сме, че България е имала твърде много такива до момента. Ветроенергийните проекти са стабилни, надеждни и дълготрайни инвестиции с минимизиран риск.

Проектите за вятърна енергия биха генерирали значителни инвестиции в България и по-специално в съответните региони. Голяма част от инвестициите, включително изграждането на пътища и площадки за кран, електрически линии и компоненти, се правят в границите на България. Това създава допълнителни инвестиции и работни места в страната. Аналогично на това, експерти и консултанти също се наемат в страната.

Тези проекти също така привличат следващи инвестиции, което води до допълнителни инвестиции, повече доходи и работни места в съответния регион.

Производство на електричество от възобновяемиенергийни източници в България (доклад, предоставен от адвокатско дружество Цветкова Бебов и партньори)

Ръководството на Волф Тайс за производство на електричество от възобновяеми енергийни източници в Централна, Източна и Югоизточна Европа е предназначено да бъде наръчник за основните правни характеристики, отнасящи се за ВЕИ проектите за производство на електричество в 14 юрисдикции в обхвата на Волф Тайс.

Можете да разгледате пълната версия на ръководството тук