Szélenergia hasznosítása

Szélenergia hasznosítása

Szélről általában a második világháború utáni nagy energiaínség az 1970-es évek nagy olajválsága ébredező környezettudatosság egyik legtisztább energiaforrás a szélintenzitása /szélsebesség: min. 6 m/s a szél megbízhatósága : 70 80 % telepítési feltételek: megközelíthetőség, repülésbiztonsági tényezők, vizuális és zajhatás-lakóépületek közelsége

Szél keletkezése Légáramlást - a szelet - a Nap sugárzó energiája hozza létre. A napsugárzás elnyelődik és átalakul hővé. A hő nagy része kisugárzódik és a légkört melegíti fel. A felszálló meleg levegő helyébe a hidegebb levegő áramlik. Trópusokon felmelegedő légtömegek a sarkok felé áramlanak (magassági antipasszát szél). A sarkok felé a szél lehűl és pályája leszűkül, a nyomásuk és súlyuk megnő. A sarkokon leszálló hideg légtömegek a földfelszín közelében az egyenlítő irányába haladnak, passzátszélnek. leáramlásaik, illetve a helyi esti-nappali eltérő áramlatok, vagy a tenger felől a szárazföld felé tartó áramlatok.

Szélenergia hasznosítás kezdetei A szél mozgási energiáját 100 TW-ra becsülik, ennek csak kis része hasznosítható A szélenergiát évezredek óta hasznosítja az emberiség vitorlás hajó A múlt század végén mintegy százezer szélmalom szivattyúzásra, gabonaőrlésre fűrészelésre. Szélenergiát hasznosító berendezések csoportosítási szempontjai méret, felhasználási terület megtermelt energia fajtája. Hasznosítási lehetőség alapján: Szélkerekek Kis teljesítményű, vagy mikro-szélturbinák Nagy teljesítményű szélerőművek

Perzsa szélmalom Kína és Perzsia (a mai Irán területén) Kr. u. 200 körül Gabona őrlésre használták Függőleges tengellyel karjait vitorlákkal szerelték fel A vitorlákat szélerősségnek megfelelően állítani lehetett A tengely közvetlenül a felsőmalomkövet hajtotta

Első szélmalmok Európában a XI.sz.-ban. A XIII. századtól általános elterjedés Ún. bakos vagy német szélmalmok: Vízszintes szélkeréktengely Forgatható malomház Alapépítmény fagerendából vagy kőből építve Szélirányba forgathatóság Európai kezdetek

Európai kezdetek XV.századtól Hollandi vagy tornyos szélmalmok: Csak a fedelük forgott egy függőleges tengely körül Az alapépítmény szilárdan maradt Szárnyméret ~25 m, mellyel ~30 kw teljesítményt érhettek el Fedél mozgatását eleinte kézzel, majd segédvitorlával (1742) forgatták Károsodás elkerülésére (viharokban): zsalus szárny kialakítás (vitorlához képest változtatható a felület) Rugós-zsalus szárny kialakítással (1772, Skócia) 1840: Nagy-Britannia- 10 000; Németország- 8000 szélmalom működik Napjainkig körülbelül 1000 malom maradt épen

Holland vízszivattyúzás Hollandiában tengertől visszahódított mélyföldek Tenger áradások miatt belvizek. A holland partvidék időjárása igen szeles. Ezeken a belvizes területeken alkalmazták a vízemelő szélmalmokat. A szélmalmokat csoportokba szervezték. A mélyebb területekről kiindulva ~ 5 lábanként (kb. 1,6 méterenként) telepítettek egy malmot. Három malom után következik egy körcsatorna, A csatornára több, egy szinten található csoport egyszerre dolgozhatnak A közcsatornából továbbszivattyúzhatják, vagy felhasználhatják (ivóvíz, öntözés )

Holland vízemelő szélmalmok

Réti malom A réti malom kisebb feladatokat lát el. mélyedésekből víz szivattyúzásra nem nagyobbak 3-4 m-nél 19. század elején nyertek teret szerkezetek önjáróak: a vezérsík segítségével beállnak a szélirányba. a három- vagy négytollú fából készült szélkerék Egy örvényszivattyút működtet a máig fellelhetők, Észak- Holland területeken. http://www.xsany.hu/documents/h_023/holl6.jpg

Gabona malmok A toronymalmok terasszal épültek, régi belvárosokban Falazatuk téglából épült, átmérőjük ~10 m. Több szoba és helység található bennük. Az alsó szinten a bejárati ajtót lovas szekerekre méretezték, itt érkezett a szemes gabona és távozott a liszt. A szemes takarmányt csörlővel először a magtárba húzták fel. A szinteken lévő önzáródó csapóajtók a zsákokat csak felfelé engedték mozogni, visszafelé záródtak. A gabona a garatokon át került az őrlőkövek alá, liszt átszitálás után került a lisztes zsákokba.

Szélenergiával működő fűrészmalom http://www.xsany.hu/documents/h_023/holla.jpg

Szélenergiával működő fűrészmalom http://www.xsany.hu/documents/h_023/saw.jpg

Szélkerék egyszerű berendezések mechanikus energiát állítanak elő Ált. víz szivattyúzására használnak A szélkerekek különböző fémekből Ezek a fémek ellenállnak a különféle időjárási viszonyoknak. A rotor lapát anyaga alumínium, A tartószerkezet általában acél. Magasságuk 5-15 méter között lehet a lapátok száma 18-30 közötti: a mérettől és teljesítménytől függően A szélirányba való fordulást vezérsík végzi. Hazánkban az alföldi térségeken

Kis teljesítményű szélturbinák A kis szélturbinák elektromos áramot állítanak elő Méretük jellemzően: 5-30 m közötti toronymagasság. A rotor lapátok hossza ~ 0.5-3 m közötti Teljesítményük néhány W 10 kw-ig terjedhet: Egyszerűbb berendezések vagy kisebb gazdaságok ellátására. A turbinák lapátjai: fából, illetve fémből készültek, ma már üvegszálból, kevlárból, karbonszálas anyagból A kis teljesítményű szélgépeknél a rotor lapátok lehetnek függőlegesek és a vízszintesek is

Szélturbina kialakítások

Kis teljesítményű szélturbinák Kis szélsebességek miatt :egyedi létesítés A gépek 2-3 m/s szélsebességnél kapcsoljanak be. A maximális teljesítményt ~12-20 m/s-nál adják le, 25 m/s-nál automatikusan kifordulnak szélirányból és leállnak. "túlélési" szélsebességet: a berendezés sérülés nélkül elvisel, ez általában 60 m/s. A turbina által megtermelt elektromos áram átalakítóval közvetlenül felhasználható. ha több elektromos áramot termel: akkumulátorokban tárolják (pl. tanyák) megtermelt és fel nem használt elektromos energiát a villamos hálózatba visszatáplálják (megállapodás)

Nagy teljesítményű szélerőművek Ezeket a nagy gépeket vidéki, mezőgazdasági területekre telepítik egyedi létesítés vagy szélerőmű-láncolat Névleges teljesítménye: 100 kw - 3 MW Magasságuk 40 120 m közötti, a rotor átmérője 30-60 m Többféle rotor kialakítás lehetséges Németországban, Dániában, Ausztria keleti felében Magyarországon 3 helyszínen összesen 4db gép található : első Inotai Hőerőmű területén Kulcs községben Moson-Szolnok határában állítottak fel 2 turbinát

Szélerőművek a termelésben

Szélerőmű láncolat

A habverő turbinák szalaglapátjai függőleges forgó tengelyre vannak felerősítve. (1925) Kevesebb energiát állítanak elő,ám Működésük független a szélirány változásától vihar nem rongálja meg Előnyük továbbá, hogy a generátor nehéz gépezetét az oszlop teteje helyett a földön lehet elhelyezni. Létesítésük olcsóbb Szélerőművek

Szélerőművek-szélfarm

Tervek a közeljövőre Dánia: 2030-ra 4000 MW villamos energiát akarnak nyerni. Így az ország energiaszükségletének ¼ -ét(!) a szélenergia fedezné. Svédország: A közeljövőben 7 db 1,5 MW-os turbinát állítanak üzembe, amely 3000 háztartás ellátására lesz elegendő USA:A tervek szerint 2005-ig 5000 MW, 2010-ig 10000 MW szélenergia kapacitást építenek ki. Magyarország: A szélmérési adatok szerint a Kisalföld, Lébény- Mosonszentmiklós, Környe és Gyöngyöshalászi területén lenne érdemes közepes teljesítményű (500-750 KW) berendezéseket telepíteni..