Uvod

• O vjetroturbinama
• O vjetropotencijalima
• O vjetroenergetskim postrojenjima

Vjetroelektrane

• Podjela i namjena vjetroelektrana
• Male vjetroelektrane
• Velike vjetroelektrane

Vjetroenergetika u Hrvatskoj

• Početni koraci
• Pravci razvoja

O vjetroturbinama:

• vjetroturbine su strojevi koji pretvaraju energiju vjetra u mehaničku energiju
• vjetroturbina je osnovni dio vjetroenergetskog postrojenja
• glavni mehanički dijelovi vjetrotubine su lopatice, glavčina, vratilo (s prijenosnikom), generator (ili crpka i sl.) i stup
• količina pretvorene energije ovisi o potencijalu vjetra na mjestu ugradbe vjetroenergetskog postrojenja
• vrsta pretvorene energije ovisi o načinu izvedbe vjetroenergetskog postrojenja
• vjetroturbine se se izvode tako da se mehanička energija preuzima s turbinskog vratila u vidu zakretnog momenta. Ovaj moment pogoni neki mehanički uređaj, crpku ili generator električne energije određenom snagom vjetra
• moguće je dati osnovnu podjelu vjetroturbina obzirom na položaj kola i broj lopatica kao vjetroturbine s vodoravnom osi (klasične) jednolopatične, dvolopatične, trolopatične ili višelopatične, zatim kao prostrujne vjetroturbine s okomitom osi (Darrieus) zakrivljenih i ravnih lopatica te otporne vjetroturbine s okomitim vratilom (Savonius) ravnih i zakrivljenih lopatica
• teoretski je moguće pretvoriti 59% energije vjetra u drugi oblik energije pomoću radnog kola vjetroturbine pa je i teoretska snaga vjetra umanjena za Betz-ov koeficijent (Cpmax)
• danas se praktično pretvara do 40% energije vjetra u drugi oblik energije pa je i snaga vjetroturbine umanjena za koeficijent Cp koji je veći od koeficijenta koji daje najveću snagu, Cpmax

O vjetropotencijalima:

• energija vjetra je obnovljiva i potpuno čista
• energiji vjetra ne treba ni izvor, ni transport, ni privod
• vjetar je mahovite prirode i njegova se energija svakog trenutka mijenja
• energiju vjetra za tehničku primjenu potrebno je promatrati određeni period vremena
• vjetropotencijal se mijenja ovisno o konfiguraciji tla i visini promatranja
• kao mjera vjetropotencijala može se uzeti brzina vjetra
• brzinu vjetra može se procjenjivati ili mjeriti
• brzina vjetra se procjenjuje prema efektima koje izaziva na okolišu (Beaufortova ljestvica na moru i na kopnu)
• srednja godišnja brzina vjetra na nekom području može se brzo procjeniti snimanjem efekata kojeg prevladavajući vjetar ostavlja na raslinju (Griggs-Putnam indeks):
  
  
  
  ili stupnju deformacije D:
  
  
  
  
• brzina vjetra se mjeri pomoću anemometra
• za analizu rada vjetroturbina uzima se srednja brzina u promatranom periodu vremena dobivena iz razdiobe vjerojatnosti brzina vjetra u promatranom periodu
• najčešće upotrebljavana razdioba vjerojatnosti brzina vjetra naziva se Weibull-ova razdioba ili njen posebni slučaj Rayleigh-ova razdioba

O vjetroenergetskim postrojenjima:

• osim za pogon mlinica, crpki, batova i sličnih mehaničkih uređaja, suvremene vjetroturbine najčešće pogone električni generator (sinkroni ili asinkroni)
• najviše energije iz vjetra pretvara se u električnu energiju u vjetroenergetskim postrojenjima (vjetroelektranama)
• glavni dijelovi vjetroelektrana su jedna ili više vjetroturbina, sustav vodiča unutar postrojenja, pretvorni i rasklopni uređaji i pomoćni uređaji
• zbog aerodinamičkih svojstava radnog kola vjetroturbine i neravnomjernosti trajanja brzina vjetra, energetski doprinos na izlazu iz vjetroturbine varira, te se u razmatranje obično uzima godišnja pretvorba energije iz vjetroturbine
• električna energija pretvorena iz energije vjetra u vjetroelektrani može se transportirati električnim vodičima do potrošača ili skladištiti u različitim spremnicima energije: akumulatori, tlačni spremnici, kinetički spremnici, reverzibilna akumulacija, povratna potrošnja i sl.
• vjetroelektrana može raditi samostalno ili biti priključena na električnu mrežu, može raditi u sprezi s klasičnim izvorima električne energije, u sprezi s drugim obnovljivim izvorima električne energije ili kombinirano (hibridne elektrane, kogenerativni sustavi)
• kod potrošača priključenih i na električnu mrežu kada vjetra nema, električna energija se dobiva iz klasičnih izvora električne energije a kad vjetar puše vjetroelektrana proizvodi električnu energiju i tako štedi gorivo ili resurse klasičnih izvora
• kod potrošača koji nisu priključeni na električnu mrežu kad vjetra nema, električna energija se dobiva iz spremnika energije ili drugog izvora električne energije, a kad vjetar puše, potrošač se namiruje ili iz vjetroelektrane, ako je vjetra dovoljno, ili iz kombiniranog rada vjetroelektrane i drugog izvora energije, ako vjetra nema dovoljno

vjetroelektrana proizvodi električnu energiju,
• vjetroelektrana na okoliš utječe radom, izgledom i zvukom
• udaljenost stalnog čovjekovog prebivališta od vjetroelektrane treba biti veća od 300 m, tako da je razina zvuka prihvatljiva
• proračun razine jakosti zvuka u ovisnosti o veličini vjetroturbine (D  m), trenutnoj brzini vjetra (v  m/s), udaljenosti od vjetroturbine (l  m) i broju vjetroturbina približno jednako udaljenih od promatrača (n  -), moguć je pomoću formule: L(D,v,l,n)=61+22 log(D)+0,5v-8,7ln(l)+4,35ln(n)   dB     za    D>0, v>=v_in, l>=1, n>=1
• treba imati u vidu da se povećanjem brzine vjetra povećava i prirodni huk vjetra što relativno umanjuje šumove koji dopiru iz vjetroelektrane
• dokazano je da se ptice priviknu na vrtnju vjetroturbinskog kola u radu, tako da je utjecaj vjetroelektrana na ptice približno jednak utjecaju dalekovoda

Podjela i namjena vjetroelektrana:

• točnu podjelu ili brojčani iskaz podjele vjetroturbina obzirom na nazivnu snagu generatora nemoguće je napraviti, jer se tehnološkim razvojem granice pomiču naviše i to iz godine u godinu, tako da vjetroturbine prethodne generacije ulaze u 'nižu' kategoriju.

Predlaže se usvajanje kompromisne kategorizacije, koja bi uvažila nazivnu snagu generatora vjetroturbine i namjenu:
 

Prijedlog kategorizacije vjetroturbina

	Kategorija vjetroturbina	Nazivna snaga	Pojedinačni potrošači/ Punjenje akumulatora	Skupina potrošača/ Samostalni ili spregnuti rad	Nepoznat potrošač/ Rad na elektromreži
1	Mikro	do 1 kW	+++	-	-
2	Mini	1 - 10 kW	++	++	+
3	Male	10 - 100 kW	++	+++	++
4	Srednje	100 - 1000 kW	-	++	+++
5	Velike	1 - 10 MW	-	-	+++

Stupanj pogodnosti kategorije za pojedine namjene (- nepogodno, + djelomično, ++ dobro, +++ odlično)
 

• podjelu vjetroelektrana obzirom na instaliranu snagu isto tako je teško točno odrediti jer je u jednu vjetroelektranu moguće ugraditi više vjetroturbina
• globalna podjela vjetroelektrana može obuhvatiti utjecaj koji ova postrojenja čine na elektroenergetski sustav:
• mala samostalna postrojenja (nekoliko stotina vata do nekoliko desetaka kW)
• srednja postrojenja s malim utjecajem na elektroenergetski sustav (nekoliko desetaka kW do nekoliko MW)
• velika postrojenja s velikim utjecajem na elektroenergetski sustav, zbog kojeg treba obaviti prilagodbu elektroenergetskog sustava (nekoliko MW do više stotina MW)
• zbog jednostavnosti, podjela je reducirana na male i velike vjetroelektrane. Male vjetroelektrane imaju jednu ili više malih vjetroturbina od nekoliko stotina vata do nekoliko desetaka kW a velike vjetroelektrane imaju više srednjih i velikih vjetroturbina od nekoliko desetaka kW do nekoliko MW

Male vjetroelektrane:

• za rad zahtjevaju srednju godišnju brzinu vjetra od oko 4,0 m/s a to im omogućuje široku primjenu
• ovakve vjetroelektrane najčešće čini jedna mala vjetroturbina
• cijena po kW instalirane snage za sada je relativno visoka i kreće se oko 2500 USD
• cijena po kWh proizvedene energije kreće se od 12-70 US centi
• zbog ovih značajki električna energija proizvedena malim vjetroturbinama u malim vjetroelektranama služi za energetsku podršku onih potrošača kojima cijena nije primarna
• ovi potrošači su daleko od komercijalnog elektroenergetskog sustava ili bez mogućnosti povezivanja na istog (udaljena naselja, vikendice, telekomunikacijski i navigacijski uređaji, vojni objekti, brodice...)


Fotografija hibridnog sustava (vjetar - sunce) za opskrbu GSM repetitorske postaje tvrtke VIPNET kod Blata, otok Korčula. Sustav je postavljen u travnju 2002. i koristi vjetroturbinu smještenu na vrhu posebno adaptiranog antenskog stupa te fotonaponske panele.

Velike vjetroelektrane:

• za komercijalnu proizvodnju električne energije zahtjevaju srednju godišnju brzinu vjetra od oko 6,0 m/s i više
• ovakve vjetroelektrane najčešće čine više velikih vjetroturbina, tj. jedinica od nekoliko stotina kW do nekoliko MW
• cijena po kW instalirane snage varira oko 1000 USD
• cijena po kWh proizvedene energije može biti i manja od 6 US centi, ovisno o vjetropotencijalima i potrebnim zahvatima za izgradnju.

Hrvatski teren za mogući smještaj vjetroelektrana (obala i otoci) je mediteranskog tipa, najčešće kompleksne orografije. Prilikom izgradnje vjetroelektrana moguće je očekivati teškoće koje će utjecati na cijenu proizvedene energije. Primjer postavljanja niza vjetroturbina, Tarifa, Španjolska).
• zbog ovih značajki električna energija proizvedena pomoću velikih vjetroturbina u velikim vjetroelektranama služi za komercijalnu opskrbu potrošača priključenih na elektroenergetsku mrežu

Početni koraci

• Razvoj vjetroenergetike u našoj državi dosad je stagnirao iz objektivnih razloga.
• Prvi ozbiljniji koraci poduzeti su još prije agresije na našu zemlju. Među najvažnijima treba istaknuti postavljanje prve vjetroturbine nazivne snage generatora 22,5 kW u Pulskom "Uljaniku". Isto tako, bila su započeta istraživanja za postavljanje hibridnog aero-solarnog postrojenja na Stupišću, otok Vis.
• Agresijom Srbije i njezinih slugu na Hrvatsku državu, ove i ostale aktivnosti su privremeno obustavljene.
• Nakon Domovinskog rata, pristupilo se sustavnijem istraživanju i procjeni mogućnosti proizvodnje električne energije iz energije vjetra na Hrvatskoj obali i otocima.

Napravljeno je više studija za potrebe "Hrvatske elektroprivrede" koje su potvrdile pretpostavku o postojanju komercijalno iskoristivih vjetropotencijala te predložile niz lokacija za mogući smještaj vjetroelektrana.
• Na otoki Visu, lokacija Stupišće, obavljaju anemografska mjerenja i pripreme za izgradnju komercijalnog vjetroenergetskog postrojenja u organizaciji tvrtke "Teradur".


Računalska vizualizacija dijela vjetroelektrane na Stupišću, otok Vis
Isto tako, na nekoliko mjesta duž hrvatske obale i na otocima, obavljaju se anemografska mjerenja u funkciji izgradnje vjetroenergetskih objekata u organizaciji tvrtke "Adria Wind Power".

Anemografsko mjerenje na lokaciji Ravne, otok Pag.
• U dijelu projekta razvoja energetike Hrvatske (PROHES) ustanovljen je dio za razvoj vjetroenergetike (program ENWIND). Dovršenjem prijedloga teksta za program ENWIND te eventualnim usvajanjem prijedloga aktivnosti biti će moguć daljnji napredak na polju vjetroenergetike u Hrvatskoj.
• Na temelju dosadašnjih istraživanja, "Hrvatska elektroprivreda" objavila je katalog makrolokacija na kojima je moguća izgradnja vjetroenergetskih postrojenja za rad na elektromreži.

Pravci razvoja

• Dva su moguća pravca razvoja vjetroenergetike u Hrvatskoj. Oba se poklapaju s podjelom vjetroenergetskih postrojenja na male i velike sustave a mogu se razvijati neovisno jedan o drugom. Najutjecajniji čimbenik na ovakvu podjelu su potrebna ulaganja u realizaciji i primjeni. Mali vjetroenergetski sustavi imaju šire tržište od velikih sustava. S druge strane veliki sustavi su ekonomski isplativiji.
• Pravac razvoja malih vjetroenergetskih sustava je u kombinaciji s ostalim obnovljivim izvorima energije.
• Pravac razvoja velikih vjetroenergetskih sustava je u povezivanju na elektroenergetsku mrežu.