Vjetrenjače i njihova energija!

Vjetrenjače su strojevi pokretani brzinom vjetra. Ponekad je teško zamisliti vjetar kao fluid. Teško nam ga je predočiti upravo zbog svoje nevidljivosti. Ali, zrak je fluid samo što su njegove čestice u plinskom stanju, a ne u tekućem. Kad se vjetar giba velikom brzinom i njegove čestice se također gibaju tom brzinom. Gibanje uzrokuje kinetičku energiju koja može biti zarobljena pomoću turbine. U slučaju vjetro-električne turbine, lopatice turbine tj. vjetrenjače su napravljene tako da skupljaju kinetičku energiju vjetra. Kada se lopatice krenu okretati pomoću snage vjetra pokreče se vratilo koje se vodi do generatora. Generator pretvara kinetičku energiju vjetra u električnu. Najbitnija stvar oko priče s vjetrenjačama jest mogućnost pretvaranja energije vjetra u električnu. Najučestalije vjetroturbine imaju kapacitet snage od 700 KW do 1.8 MW.

Postavlja se pitanje, kako rade vjetrenjače?
Rade zajedno kao farma vjerenjača, kako bi iz raspoloživog vjetra izvukli maksimum tj. proizveli što veću električnu energiju. Smještaju se dosta udaljeno jedna od druge i to u području velike snage vjetra. Farme vjetrenjača imaju kapacitet od nekoliko MW pa sve do nekoliko stotina MW. Najveća farma vjetrenjača je smještena na obali Irske. Sadržava 200 vjetrenjača, proizvodne snage od 520 MW i cijena joj je negdje oko 600 milijuna dolara. Prilikom ugradnje vjetrenjača potrebno je izvršiti mjerenja brzine vjetra na određenim područjima, također treba paziti je li nekakve prepreke ili nešto slično smanjuju strujanje vjetra tj. umanjuje vjetropotencijale. Zbog toga je također potrebno izvršiti izračun vjetropotencijala. Zbog turbulentnog karaktera strujanja vjetra potrebno je izvršiti osrednjavanje prikupljenih podataka o brzinama vjetra u određenom vremenu klimatologije. Mjerenja brzine vjetra se najčešće vrše na visini od 10m. Višegodišnji prikupljeni podaci se najbolje aproksimiraju Weibullovom funkcijom (razdiobom) koja daje vjerojatnost pojave vjetra f(v) tijekom nekog vremenskog perioda. Kada govorimo o vjetrenjačama moramo također kazati da imamo dvije vrste vjetroturbina. Dijelimom ih na turbine s vertikalnom i horizontalnom osi. Vertikalne turbine su dosta rijetke, ali u komercijalnoj proizvodnji jest Darrieus-ova turbina koja ima oblik poput jajeta. Kod vertikalnih turbina vratilo je spojeno na vertikalnu os, okomito na zemlju. Vertikalna vjetrenjača uvijek prati vjetar, stoga je ne treba posebno rotirati prema smjeru vjetra kada se promjene njegov smjer. Potreban joj je električni sistem za pokretanje, što pokazuje da se ne može sama gibati. Kod horizontalnih turbina kao i što samo ime govori, vratilo je položeno horizontalno s obzirom na zemlju. Horizontalna turbina se ne može sama okretati sa promjenom smjera vjetra, već koristi yaw-adjustment mechanism. Električni kontroler čita strujanje smjera vjetra, namješta poziciju rotora kako bi se iskoristilo što više vjetra.
Najjednostavnije vjetrenjače se sastoje od tri osnovna dijela: rotor, vratilo i generator. Problem vjetrenjača je u tome da se dobivena snaga ne može dovoljno smanjiti da bi generirala električnu energiju ispod 50 W, što je dovoljno za pogon manjih uređaja na električnu energiju. Zaokupljen pojavom rezonancije i njene fizikalne energijske moći koja se očitavala na Tacoma Narrows mostu u SAD-u, kada je most pod utjecajem snage vjetra oscilirajućeg gibanja počeo oscilirati. Od siline vjetra i oscilirajućeg gibanja, most se naposljetku urušio. Poučen time, izumitelj S. Frayne je pronašao novi način generiranja električne energije iz snage vjetra. Njegov izum radi na principu tanke membrane , koja pod utjecajem snage vjetra oscilira i potiče osciliranje malih i laganih magneta smještenih na sam rub trake, koji ne smiju utjecati na osciliranje trake i koji su pričvršćeni za nju. Osciliranjem magneta na tankoj membrani između dva namotaja bakrene žice koji su pričvršćeni na kućište, preko elektromagnetne indukcije, inducira se električna struja. Time se snaga vjetra, koja više ne služi za pokretanje raznih rotacijskih tijela služi da omogući vibriranje tanke trake na kojoj su pričvršćeni magneti. Time snagu vjetra pretvaramo u mahaničko gibanje očitovano u vibraciji trake, a s njome i magneta.
Dodajmo prvo postrojenje od sedam vjetrenjača za proizvodnju lektrične energije izgrađeno ja na otoku Pagu.

D. Šabić