Molnár Dávid: Szélerőművek

A szél energiájának felhasználása már több száz éves múltra tekint vissza, ha nem vesszük figyelembe a vitorlás hajókat, mert akkor több ezer évesnek mondhatjuk. A szélkerekeket víz szivattyúzására (öntözésre) használtak és szélmalmokként, ahol a gabona és más termények magvait őrölték. Energiatermelésre csak a XX. század első felében kezdték használni, az első nagyobb teljesítményű szélgenerátort 1941-ben állították üzembe az USA-ban, 1250kW teljesítményű volt[1]. Ez után folyamatos fejlődés következett, ami ma is tart, ugyanis egyre nagyobb teret hódítanak el a szélerőművek az összenergia termelést tekintve.

Eleinte a szélerőműveket csak egyenként telepítették, mára azonban már elterjedtebb a szélerőmű parkok üzembe állítása, mivel elfogadott lett a magas szerkezetek látványa. A szél nagysága a földfelszíntől távolodva növekszik, ezért épülnek helyenként akár 120 m magas tornyok, 80 m-es lapátátmérővel. A szélerőművek telepítésének helyét előzetes felmérések, széltérképek alapján határozzák meg, hatásfokuk 35%[2] körül alakul.

A szélerőművek a szél mozgási energiáját használják fel villamosenergia-termelésre. A szélerőmű felépítését az 1. ábra mutatja be.

1. ábra A szélerőmű felépítése[3]

Jelmagyarázat: 1: talapzat, 2: transzformátor egység, 3: torony, 4: létra, 5: forgató rendszer, 6: gondola, 7: generátor, 8: anemométer (szélsebesség mérő), 9: fék, 10: váltómű, 11: lapát, 12: lapát elforgató mechanizmus, 13: borítólemez

A torony maga hengerelt acél csőtorony, a kisebbeket acélsodronnyal is kifeszítik. A gondola (más néven generátorház) a torony tetején helyezkedik el, fontos részük a forgató rendszer, ami a gondolát forgatja úgy, hogy a lapátok mindig a széliránynak merőlegesen álljanak. Ezen kívül a lapátok szögét is lehet változtatni a pillanatnyi szélerősség függvényében.

Ezt a feladatot a vezérlő rendszer látja el, kiegészülve még a védelmi rendszerrel, ami leállítja a forgást és így a termelést, ha túl nagy, vagy túl kicsi a szél sebessége. Az optimális szélsebesség 2,5-3 m/s és 25 m/s között mozog, amit a gondola tetején elhelyezett szélsebesség mérő (anemométer) észlel. A lapátok a lapátkerékhez csatlakoznak, ami fel van függesztve a főtengelyre.

A főtengely juttatja el a forgatónyomatékot a generátorhoz. A vezérlés központja egy számítógép, amely felügyeli az egész rendszert, ami távvezérelhető is, telefonos kapcsolattal. A napjainkban alkalmazott lapátok kialakítása (2. ábra) konvex (A), kevesebb esetben aszimmetrikus bikonvex (B). A lapátok anyaga leginkább poliészter, de terjednek a szénszál erősítésű műanyagok is.

2. ábra Lapátok kialakítása

Szélerőmű park (link)

[1] Dr. Sembrey Péter, Dr. Tóth László (szerk.): Hagyományos és megújuló energiák, Szaktudás Kiadó Ház, Budapest, 2004, 329. oldal

[2] Fazekas András István: Villamosenergia-rendszerek rendszerszintű tervezése I., Akadémiai Kiadó, Budapest, 2006, 543. oldal

[3] Forrás: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wind_turbine_int.svg Elérhető: 2010. november 10.