Nedavno je pušten u rad prvi vetropark u Srbiji. Na koji način ove džinovske vetrenjače proizvode električnu energiju?
Tekst: Boris Klobučar
Srbija je 11. novembra dobila svoj prvi vetropark u blizini Kule. Svaka od tri vetrenjače visoka je 178 metara i ima snagu od 9,9 megavata. Ove vetrenjače godišnje bi trebale da proizvedu oko 27 miliona kilovat časova električne energije, što je dovoljno za napajanje 8 000 domaćinstava.
Kao prave farme čiste obnovljive energije, vetroparkovi su uobičajeni u čitavom svetu. Postavljaju se na mestima gde duvaju stalni, takozvani planetarni vetrovi. Vetar kao pojava nastaje kao posledica postojanja različitih vazdušnih pritisaka u atmosferi, pretežno usled različite zagrejanosti vazduha.
Sve počinje sa vetrenjačom. Ovi generatori koriste kinetičku energiju vetra za pokretanje turbine koja zatim proizvodi električnu energiju. Vetar udara u elise koje su dizajnirane na takav način da ih pokreće čeoni vetar, odnosno vetar koji duva direktno u njih. Kada preko elisa prelazi vetar, zbog njihovog specijalnog oblika, razlika u pritiscima nastaje uvek sa iste strane te se elisa uvek okreće na isti način.
Međutim, kako pravac vetra nije uvek isti, na vetrenjačama postoji mehanizam koji treba da okreće vetrenjaču tako da pravac vetra uvek bude normalan na elise. Ovo radi pomoću senzorskog kola za merenje brzine i pravca vetra. On šalje signal sa informacijama mehanizmu za okretanje koji, prema tim podacima, radi fizički deo posla i rotira vetrenjaču.
Okretanje vetrenjače je jako sporo. Sama brzina okretanja elisa nije dovoljna da proizvede značajnu količinu električne energije. Zato se između osovine elise i generatora postavlja niz zupčanika, čiji odnos veličina određuje brzinu okretanja izlazne osovine. Ovim se ubrzava okretanje koje se prenosi na rotor generatora za proizvodnju električne energije. Rotor se okreće u stalnom magnetnom polju, te se u namotajima provodnika stvara električna energija. Ona se dalje prosleđuje u transformator, koji priprema napon za transport. Električna energija proizvedena u svim vetrenjačama kombinuje se u transformatoru.
Ipak, ne može se sva energija vetra iskoristiti za pretvaranje u električnu. Nemački fizičar Albert Betz proračunao je 1919. godine da je stepen iskorišćenja vetra jednak odnosu brzina ispred i iza elise, odnosno takozvanog ulaznog i izlaznog vetra. Prema formuli koja je po njemu dobila ime, najveći stepen iskorišćenja vetra može biti tek 59 odsto. U realnosti, ovo je idealana slučaj, dok je obično iskorišćeno između 35 i 45 odsto.
Energija vetra je jedan od čistih načina za dobijanje električne energije, zbog čega je u svetu prepoznata kao važan faktor za budućnost naše planete. Vetar je obnovljivi izvor energije, što znači da se, za razliku od fosilnih goriva, na primer, neće potrošiti, a pri proizvodnji električne energije ne oslobađa gasove usled sagorevanja koji bi povećavali efekat staklene bašte na našoj planeti i tako nepovoljno uticali na globalno zagrevanje.
Pored toga, vetrofarme imaju uticaj i na smanjenje snage vetra u krajevima sa izraženo jakim vetrovima. Da bi ovaj uticaj bio značajan za okolni ekosistem, u smisli promene ruže vetrova, vetroparkovi bi morali da se prave na mnogo većim skalama. Mešanjem vazduha usled okretanja turbina menja se i temperatura okoline, ali opet na jako maloj skali.
Međutim, najveće probleme vetrenjače imaju sa meteorološkim uslovima. Nagle promene u smeru i intenzitetu vetra mogu biti teško savladive za mehaniku pokretanja elisa, pa se velika ulaganja prave za zaštitu čitavog sistema. Pored toga, same vetroelektrane ne proizvode iste količine električne energije kao, na primer, termoelektrane.
Vetroparkovi su uobičajeni u svetu, a među najvećima koji se nalaze na kontinentalnom delu su Gansu Wind Farm u Kini sa kapacitetom od oko 6000 megavata (u 2012. godini) i Alta Wind Energy Center u Kaliforniji sa oko 1000 megavata. Što se tiče takozvanih offshore, odnosno plutajućih vetroparkova na okeanskoj ili morskoj pučini, izdvajaju se britanske London Array i Greater Gabbard Wind Farm.