Kétségtelenül a szélenergia talán a legnépszerűbb megújuló energiaforrás a világon. Jelentős potenciált hordoz magában, mely széles körben elérhető a világ számos pontján.
Hazai viszonylatban a szélenergiával kapcsolatos kép sajnos nem ilyen tiszta. Ennek oka, hogy hazánkban az átlagos talaj közeli szélsebesség nem túl magas. Magyarország földrajzi elhelyezkedésének következtében a mérsékelten szeles országok csoportjába tartozik. Ebből kifolyólag a légmozgásban rejlő energia kihasználása kevésbé lehet hatékony, mint más szelesebb országokban. Így mindenkinek, aki szélkerék telepítésén gondolkodik, célszerű egyedileg, a kijelölt helyszínre vonatkozóan megvizsgálni a telepítés gyakorlati lehetőségeit.
A szélkerék működése
A szélturbinákat rendszerint egy "árbocra" vagy otthoni felhasználás esetén gyakran a háztetőre szerelik. Léteznek igen különleges elven működő szélgenerátorok is, de azon típusok, melyekkel jelenleg a mindennapokban találkozhatunk, a szél mozgását alakítják forgómozgássá, és ezt a forgó mozgást használják a villamosenergia termelésére a következőképpen:
- A szél áramlása a repülőgép légcsavarjához hasonló lapátokat megforgatja;
- A szélkerék lapátjai egy tengelyhez csatlakoznak, mely így szintén forgásba jön;
- A tengely egy generátorhoz kapcsolódik, mely alacsony feszültségű egyenáramot állít elő;
- Az áram egy úgynevezett inverteren keresztül jut a villamoshálózatba, mely az egyenáramot a háztartási készülékek számára is felhasználható váltakozó árammá alakítja át.
A megtermelt energia mennyisége számos tényezőtől függ:
- A szél erősségétől, hiszen ez hordozza magát a kiaknázásra kerülő energiát.
- A szélturbina lapátjainak kialakításától, de legfőképpen azok jellemző méretétől, az átmérőtől.
- A torony magasságától, hiszen minél magasabban tudjuk elhelyezni a szélgenerátor lapátjait, annál jobban ki lehet szűrni a domborzati, esetleg épített környezet zavaró hatásait.
- A levegő sűrűségétől, mert minél sűrűbb a levegő, annál nagyobb erőt tud kifejteni a lapátokon. Tehát minél kisebb a tengerszint feletti magasság, annál jobbak a lehetőségeink.
Korabeli szélturbinák, történeti áttekintés
A szél energiáját már évezredek óta használja az emberiség, elég csak a hajózásra gondolnunk. A valódi szélerőgépek megjelenésére azonban még sokáig várni kellett. Először a Közel-Keleten használtak az emberek szélgépeket jellemzően az élelmiszer előállításának folyamatában. Ezeknek a gépeknek a konstrukcióját kereskedők juttatták el Európába. A 14. században Hollandiában tökéletesítették a szerkezeteket, melyek segítségével mocsarakat csapoltak le, így jutva termőföldekhez. Később, a 19. század végén az Újvilág fejlődése adott új lendületet a szerkezetek fejlődésének. Az amerikai farmerek széles körben kezdtek szélturbinákat használni vízszivattyúzásra, majd később már áramellátásra is. Ennek eredményeként az 1930-as években Amerikában az elektromos hálózattól távol eső területeken, farmokon ez volt a legnépszerűbb energiaforrás.
A technológia és az elektromos hálózat fejlődésének hatására a szélkerék először Európában, majd Amerikában is fokozatosan kiszorúlt az energiatermelésből, így ezek fokozatosan eltűntek.
Technológiai fejlesztések ennek ellenére is folytak, így a 20. század derekán megszülettek a mai korokra jellemző ipari méretekben működű szélgenerátorok is.
Az első lakossági hálózatot tápláló szélturbina 1954-ben állt szolgálatba az Egyesült Királyság legészakibb részén, Orkney szigetén.
Később a szélturbinák népszerűsége együtt mozgott a fosszilis üzemanyagok árával: ahogy nőtt az üzemanyagok ára, úgy nőtt az érdeklődés is irántuk. A végső lökést a szélkerekek ismételt elterjedésének a 1970-es olajválság adta, amikortól kezdve világszerte megnőtt az érdeklődés e szerkezetek iránt, és beindult a máig tartó fejlődés.
Szélturbinák alapvető típusai
Az elmúlt évek robbanásszerű fejlődése során számos eltérő kialakítású szélgenerátort ismerhettünk meg. Ezeket az alábbi három fő csoportba soroljuk:
- Vízszintes tengelyű szélgenerátorok
Ez a legáltalánosabban elterjed kialakítás. A repülőgép légcsavarjához hasonló turbinalapátok és a generátor egy torony tetején helyezkednek el. - Függőleges tengelyű szélgenerátorok
A forgó tengely ebben az esetben függőlegesen áll. Ennek előnye, hogy a szélturbinát nem kell a szél irányába állítani. - Egyéb, különleges kialakítású szélturbinák
A szélenergiájának kihasználására nem csak a fenti két kialakítás és ezek módosított formái lehetségesek. Számos egyéb különleges megoldás létezik. Az egyik talán legérdekesebb megoldás, amely a testek saját frekvenciájából adódó rezonanciát használja ki energia fejlesztésére. A fejlesztők szerint ez a megoldás akár 10-30%-al is hatékonyabb lehet a hagyományos megoldásoknál.
A szélgenerátor alkalmazásának előnyei és hátrányai
A szélenergia hasznosítása számos előnnyel rendelkezik, ami magyarázatot ad arra, hogy miért ez a leggyorsabban növekvő megújuló energiaforrás a világon.
A technológia előnyei közé tartozik, hogy:
- Üzemanyaga maga a szél, mely tiszta és folyamatosan megújuló energiaforrás.
- Lokálisan elérhető az egész világon. Bár intenzitása, így hatékonysága erősen függ a földrajzi viszonyoktól, de szinte mindenhol megtalálható az a megoldás, amely segítségével sikeresen kiaknázható.
A technológia hátrányaként az alábbi tényezőket szokás említeni:
- Bár az utóbbi években a szélturbinák beruházási kültsége jelentősen csökkent, telepítésük jelentős kezdeti beruházást igényel.
- A szél kiszámíthatatlansága miatt sosem tudhatjuk pontosan előre, mikor és mennyire fog fújni a szél. Emiatt a megtermelt energia mennyisége is változó és kiszámíthatatlan, így nem igazítható a pillanatnyi igényekhez.
- Az ipari szintű kihasználásra alkalmas területek gyakran távol esnek a sűrűn lakott területektől.
- Csekély számban ugyan, de sajnos előfordul, hogy a szélkerék lapátok madarakat sértenek vagy ölnek meg, továbbá az általuk keltett zaj szintén zavaró lehet mind az élőlények, mind pedig az emberek számára.
