Vetrna energija – definicija, delovanje in pomen kot obnovljiv vir

Energija vetra je pretvorba energije vetra v bolj uporabno obliko energije, kot je elektrika. Gre za obnovljiv vir energije, ki pomaga zmanjšati onesnaževanje zemeljskega zraka in emisije toplogrednih plinov v primerjavi z gorečimi fosilnimi gorivi. Vetrna energija izkorišča kinetično energijo gibajočega se zraka s pomočjo vetrnic (vetrnih turbin), ki zglobno pretvorijo ta premik v rotacijsko gibanje in nato v električno energijo s pomočjo generatorja.

Zmogljivost vetrne energije se je junija 2014 hitro povečala na 336 GW, proizvodnja vetrne energije pa je predstavljala približno 4 % celotne svetovne porabe električne energije in hitro narašča. Vetrna energija se pogosto uporablja v evropskih državah, v zadnjem času pa tudi v Združenih državah Amerike in Aziji. Leta 2012 je vetrna energija predstavljala približno 30 % proizvodnje električne energije na Danskem, 20 % na Portugalskem in 18 % v Španiji.

Kako deluje vetrna turbina

Osnovno načelo je preprosto: veter premika rotor (krake s krili), rotor poganja os in vgrajeni generator, ki pretvori mehansko energijo v električno. Pomembni deli turbine so: rotor (s krili), gondola (kjer sta generator in menjalnik), navadni stolp in fundacija. Moderne turbine imajo sisteme za nadzor kota kril (pitch control) in usmerjanje proti vetru (yaw control), da optimizirajo proizvodnjo in varnost.

Tehnično omejitev pretvorbe kinetične energije opisuje tudi Betzov zakon, ki pravi, da je največji teoretični izkoristek približno 59,3 % energije vetra, ki prehiti rotor.

Vrste in namestitve

• Obalna (onshore): Turbine nameščene na kopnem; so cenovno ugodnejše za gradnjo in vzdrževanje.
• Morje (offshore): Postavljene v morju, pogosto omogočajo močnejše in bolj stalne vetrove ter večje turbine. Razvijata se tudi plavajoča (floating) tehnologija za globlja morja.
• Mala vetrna energija: Za oskrbo posameznih objektov ali oddaljenih lokacij, z manjšimi turbinami.

Prednosti

• Obnovljiv in neizčrpen vir — veter se naravno obnavlja.
• Nizke obratovalne emisije — pri delovanju ni neposrednih emisij CO2.
• Hitro znižanje stroškov — stroški proizvodnje in postavitve so v zadnjih desetletjih znatno padli zaradi tehnološkega razvoja in masovne proizvodnje.
• Ustvarjanje delovnih mest — v gradnji, vzdrževanju in dobavnih verigah.

Izzivi in omejitve

• Variabilnost: Veter ni stalen, zato je potrebno upravljanje z omrežjem, uravnavanje in dodatni viri ali zaloge za stabilnost oskrbe.
• Prostorska potreba in vpliv na pokrajino: Vetrne farme potrebujejo zemljišča in lahko vplivajo na vizualno podobo okolja.
• Okoljski pomisleki: trki ptic in netopirjev, hrup in vpliv na lokalne ekosisteme, čeprav sodobni načini načrtovanja in tehnologije zmanjšujejo te učinke.
• Infrastrukturne zahteve: prenosni sistemi in mreže morajo podpirati večjo vložitev fluktuirajoče energije.

Okoljski vplivi in trajnost

Življenjski cikel vetrnih turbin (vključno z gradnjo, proizvodnjo komponent in odstranitvijo) prinaša emisije, a so skupne emisije CO2 na proizvedeno enoto elektrike bistveno nižje kot pri fosilnih virih. Pravilno lokacijsko načrtovanje, spremljanje in ukrepi (npr. izogibanje pomembnim selitvenim koridorjem ptic) zmanjšujejo negativne vplive. Recikliranje lopatic in drugih delov je področje aktivnega razvoja.

Integracija v omrežje in shranjevanje energije

Ker je proizvodnja odvisna od vetra, so pomembne rešitve za zanesljivost: fleksibilne elektrarne, energetske zaloge (baterije, čista vodikova tehnologija, črpalne hidroelektrarne), pametni omrežni sistemi in napredno napovedovanje vetra. Hibridne rešitve, ki kombinirajo veter z vodo, soncem ali shranjevanjem, povečujejo stabilnost oskrbe.

Gospodarski in družbeni pomen

Vetrna energija igra ključno vlogo pri prehodu na nizkoogljično gospodarstvo. Z inovacijami in večjimi turbinami (več megavatov moči na enoto), ob večji razpoložljivosti lokalnih virov in investicij, lahko vetrna energija pomembno prispeva k energetski neodvisnosti držav in zmanjšanju stroškov električne energije za končne uporabnike.

Prihodnost

Pričakuje se nadaljnja rast vetrne energije, zlasti v morju (offshore) in z razvojem plavajočih platform ter večjih, bolj učinkovitih turbin. Repowering (zamenjava starih turbin z novejšimi), izboljšave v materialih, digitalizacija in integracija z elektroenergetskim sistemom bodo še povečali vlogo vetra kot zanesljivega obnovljivega vira.

Vetrna energija je torej pomemben in hitro rastoč del globalne energetske mešanice, ki prispeva k zmanjšanju emisij, ustvarja gospodarske priložnosti in podpira prehod na trajnostno oskrbo z energijo.

Slabosti

Vetrne turbine je treba skrbno namestiti. Postaviti jih je treba na mesta, kjer je stalno in enakomerno prisoten veter. Veter ne sme biti premočan, sicer lahko poškoduje turbino. Ker vetra ni mogoče nadzorovati, je tudi količina energije, ki jo vetrne turbine proizvedejo, zato so lahko nezanesljiv vir energije. Nekateri ljudje menijo, da so vetrne turbine grde in neugledne. Poleg tega je na zemljišču zgrajenih veliko število stebrov za prenos električne energije ("prenosni stolpi"), po katerih se električna energija prenaša do elektropodjetja. Ti stebri na območjih naravnih lepot so glavni razlog za nasprotovanje vetrnih elektrarn in njihovih posledic s strani lokalnega prebivalstva.

Prenosni stolp

Išči po črki