Sistemul de frinare a generatorului eolian cu ax vertical

Între sistemele de exploatare și conversie în electricitate a surselor regenerabile de energie un loc important este ocupat de sistemele eoliene. Acestea permit conversia energiei cinetice a maselor de aer în mișcare (uzual) în energie electrică. În comparație cu sistemele fotovoltaice, principalul competitor pe piața sistemelor de producere de energie electrică din surse regenerabile, sistemele eoliene au avantajul unei factor de încărcare mai mare care poate ajunge în regiunile cu bun potențial energo-eolian la 35 % pe când cele fotovoltaice în general nu depășesc 15 % în România.

Sistemele fotovoltaice, în special cele fixe, fără sistem de urmărire a discului solar, sunt mai fiabile decât cele eoliene, mai predictibile (de ex. noaptea radiația solară este practic nulă) și mai puțin fluctuante. În cazul sistemelor fotovoltaice o reducere de două ori a intensității radiației solare determină o reducere aproximativ proporțională a puterii electrice produse pe când o reducere a vitezei vântului de două ori determină o reducere de circa 8 ori a energiei produse de turbinele eoliene.

În plus, energia produsă de centralele fotovoltaice nu depinde foarte mult de locul de amplasare a acestora pe teritoriul României, pe când locația de instalare a unui parc eolian poate avea o influență majoră asupra cantității de energie anuale furnizate (și deci asupra rentabilității investiției) întrucât există diferențe majore în ceea ce privește potențialul energo-eolian între diferite regiuni ale țării noastre.

Sistemele eoliene au avantajul unui spațiu ocupat la sol mult mai restrâns în comparație cu cele fotovoltaice. Terenul pe care sunt amplasate turbinele eoliene poate fi utilizat fără probleme în scop agricol, pe când cel ocupat de panourile fotovoltaice este aproape inutilizabil. Din punct de vedere al mediului, turbinele eoliene pot crea probleme anumitor specii de păsări migratoare, pe când cele fotovoltaice nu ridică probleme de această natură.

Datorită producției de masă prețul sistemelor fotovoltaice per kW instalat a scăzut foarte mult în ultimii ani, fiind în momentul de față comparabil cu cel al sistemelor eoliene. Scăderea prețului panourilor fotovoltaice în ultimii 6 ani este de-a dreptul impresionantă, prețul per kW scăzând de circa 6 ori, până la circa 500 Euro/kW [1]. Evident la costul panourilor fotovoltaice trebuie adăugate și alte costuri specifice sistemelor fotovoltaice (invertor, conectori, cabluri, protecții, instalare etc.). Pentru păstrarea competitivității sistemelor de conversie eoliană se depun eforturi considerabile în ceea ce privește: reducerea costurilor, creșterea randamentului conversiei, a fiabilității, etc.

2. Turbinele eoliene. Definire și rol funcțional

Turbinele eoliene sunt sisteme care transformă energia cinetică preluată de la vânt în energie mecanică - prin intermediul palelor. Energia mecanică este la rândul ei transformată în energie electrică - prin intermediul unui generator electric. Astfel, funcționalitatea principală a unei turbine eoliene este aceea de a produce energie electrică. Pornind de la această idee, deci putem spune că, turbinele eoliene pot fi utilizate de sine stătătoare sau în sisteme hibride împreuna cu orice altă sursă de energie electrică, cum ar fi: panouri solare fotovoltaice, microhidroturbine etc.

Turbinele eoliene pot fi împărțite în două mari categorii, în funcție de orientarea axului rotorului:

- cu ax vertical;

- cu ax orizontal.

Pe piață, o mai mare popularitate o au cele cu ax orizontal, toate arătând similar, imaginea generică a unei turbine eoliene fiind aceea cu un rotor având trei pale, axul dispus de-alungul fluxului de aer. Acest design este potrivit pentru zonele deschise, rurale. Când vine însă vorba de implementarea în mediul urban, acestea trebuiesc poziționate altfel, iar designul rotorului trebuie gândit cu atenție. În ultimii ani, s-a acordat o atenție crescută soluțiilor cu ax vertical, deoarece au dovedit performanțe mai bune pentru implementarea în mediul construit.

Turbinele cu ax orizontal sunt mai utilizate prezentând numeroase avantaje precum: eficiență energetică ridicată, permite accesul la vânturi puternice atunci când turnul de susținere este înalt, control turbinei este mai simplu etc. În plus coeficientul de putere Cp este în general mai ridicat la turbinele cu ax orizontal decât la cele cu ax vertical.