Tehnologii inovatoare - energia eoliană

Noţiuni generale despre energia eoliana

Moara de vânt este strămoşul generatoarelor eoliene (Fig. 1). Ea a apărut în Evul Mediu în Europa. Ea a funcţionat la început cu ax vertical.

Fig.1: Imagine a două mori de vânt

Mai tîrziu, morile se orientau după direcţia vântului şi au fost puse pânze pentru a capta mai bine energia vântului. (Fig. 2)

Fig. 2: Moara de vânt cu pânze

Prima moară de vânt cu pale profilate a apărut în secolul al XII –lea in cerc. Chiar dacă era foarte simplă, este totuşi vorba de prima cercetare aerodinamică a palelor. Acestea au fost utilizate în principal pentre pomparea apei sau pentru măcinarea grâului.

În perioada Renaşterii, inventatori celebrii ca Leonardo da Vinci s-au interesat foarte intens de morile de vânt, ceea ce a condus la numeroase inovaţii, uneori inutile. De atunci, morile s-au înmulţit în Europa.

Revoluţia industrială a oferit un nou început pentru morile de vânt, prin apariţia de noi materiale. În consecinţă, utilizarea metalului a permis modificare formei turnului şi creşterea considerabilă a maşinilor pe care le numim pe scurt "eoliene". (Fig. 3)

Fig. 3: Moară de vânt Germania de Nord

Evoluţia electricităţii în secolul XX a determinat apariţia primelor eoliene moderne (Fig. 4). Este studiat profilul palelor, iar inginerii se inspiră după profilul aripilor de avion.

Fig. 4: Eoliană modernă

În prezent, eolienele sunt, aproape în totalitate cu ax orizontal, cu excepţia modelelor cu ax vertical ca cele cu rotor Savonius şi Darrieus, care sunt încă utilizate, dar sunt pe cale de dispariţie.

Ultimele inovaţii permit funcţionarea eolienelor cu viteză variabilă, respectiv reglarea vitezei turbinei eoliene în funcţie de viteza vântului.

Stocare

acumulatori

Energie cinetică

vânt

Energie mecanică

rotor

Energie electrică

generator

Reţea de distribuţie

Sarcini izolate

(ex: sate izolate)

Energia de origine eoliană face parte din energiile regenerabile. Aero-generatorul utilizează energia cinetică a vântului pentru a antrena arborele rotorului său: aceasta este transformată în energie mecanică, care la rândul ei este transformată în energie electrică de către generatorul cuplat mecanic la turbina eoliană. Acest cuplaj mecanic se poate face fie direct, dacă turbina şi generatorul au viteze de acelaşi ordin de mărime, fie se poate realiza prin intermediul unui multiplicator de viteză. În sfârşit, există mai multe posibilităţi de a utiliza energia electrică produsă: fie este stocată în acumulatori, fie este distribuită prin intermediul unei reţele electrice, fie sunt alimentate sarcini izolate. Sitemele eoliene de convesie au şi pierderi. Astfel, se poate menţiona un randament de ordinul a 59 % pentru rotorul eolienei, 96% al multiplcatorului. Trebuie luate în considerare, de asemenea, pierderile generatorului şi ale eventualelor sisteme de conversie.