Αιολική Ενέργεια και Ανεμογεννήτριες

Το θέμα επιμελήθηκε η μαθήτρια της Ομάδας Περιβαλλοντικής Αγωγής Κυριακή Αθανασιάδου, του τμήματος Γ1 Η ενέργεια που υπάρχει στην κίνηση του ανέμου (αιολική ενέργεια) μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια από τις ανεμογεννήτριες. Ο άνεμος περιστρέφει τα πτερύγια της ανεμογεννήτριας, τα οποία με τη σειρά τους περιστρέφουν ένα μοτέρ το οποίο παράγει ρεύμα. Το ρεύμα αυτό μπορεί να διοχετεύεται κατ΄ ευθείαν στο κεντρικό δίκτυο ρεύματος ή να αποθηκεύεται σε συσσωρευτές ή και να θερμαίνει νερό. Η ισχύς που μπορεί να δώσει μια ανεμογεννήτρια εξαρτάται κυρίως από δύο παράγοντες: Όσο μεγαλύτερα είναι τα πτερύγια, τόσο μεγαλύτερη η ισχύς της. Διπλασιάζοντας το μήκος των πτερυγίων, τετραπλασιάζεται η ισχύς σε κάθε ταχύτητα ανέμου. Όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα του ανέμου, τόσο μεγαλύτερη η ισχύς. Με διπλάσια ταχύτητα ανέμου, οκταπλασιάζεται η ισχύς της ίδιας ανεμογεννήτριας. Είναι αδύντατο να πάρουμε όλη την ισχύ της αιολικής ενέργειας, εξ΄ αιτίας παραγόντων που αναλύουμε στο άρθρο για τον τρόπο υπολογισμού της αιολικής ενέργειας. Μια καλής ποιότητας μικρή ανεμογεννητρια συνήθως μπορεί να αποδώσει μέχρι το 30-35% της διαθέσιμης στον άνεμο ισχύος. Αν δηλαδή για ένα συγκεκριμένο μέγεθος ανεμογεννήτριας και ταχύτητας ανέμου, η ισχύς του ανέμου που φθάνει στα πτερύγιά της είναι 1000W, μόνο τα 350W θα είναι σε θέση να αποδώσει. Μια μεγάλη ανεμογεννήτρια μπορεί να δώσει και λίγο παραπάνω. Τι πρέπει να προσέχουμε σε μια ανεμογεννητρια κατά την αγορά της Χρειάζεται πολύ μεγάλη προσοχή κατά τη διαδικασία αγοράς ανεμογεννήτριας. Είναι πολύ εύκολο να πέσουμε σε παγίδες και να μας πουλήσουν "φύκια για μεταξωτές κορδέλες". Κι αυτό επειδή οι ανεμογεννητριες πωλούνται με βάση την ονομαστική τους ισχύ, π.χ. 1.000W. Σε ποια ταχύτητα ανέμου όμως; Οι περισσότεροι κατασκευαστές αναφέρονται σε ταχύτητα ανέμου 12,5m/sec (μέτρα ανά δευτερόλεπτο). Πόσες μέρες το χρόνο (και για πόσες ώρες) έχουμε τέτοιους ανέμους στην περιοχή μας; Ελάχιστες... Πόσα Watt ισχύος δίνει σε φυσιολογικούς ανέμους με ταχύτητες της τάξεως των 5-6 m/sec; Μην ξεχνάμε αυτό που είπαμε παραπάνω: Διπλάσια ταχύτητα ανέμου για οκταπλάσια ισχύ. Άρα στα 6m/sec ταχύτητας ανέμου έχουμε το 1/8 της ονομαστικής ισχύος της ανεμογεννητριας, αν η ονομαστική ισχύς αποδίδεται από τον κατασκευαστή της στα 12m/sec. Δηλαδή μια ανεμογεννήτρια με ονομαστική ισχύ 400W (σε ταχύτητα 12m/s), θα αποδίδει σε καθημερινές συνθήκες μόλις 50W (με ταχύτητες 6m/s). Γι΄ αυτό καλύτερα να ζητάμε την καμπύλη απόδοσης της ανεμογεννητριας, με την οποία μπορούμε να δούμε την ισχύ σε κάθε ταχύτητα ανέμου και να κάνουμε συγκρίσεις μεταξύ διάφορων ανεμογεννητριών με βάση τους ανέμους που επικρατούν στην τοποθεσία εγκατάστασης. Επίσης, να ξέρουμε ότι είναι αδύνατο να υπάρχουν ανεμογεννητριες με μικρότερα πτερύγια αλλά με μεγαλύτερη ισχύ, από άλλες ανεμογεννήτριες που έχουν αρκετά μεγαλύτερα πτερύγια (πάντα στην ίδια ταχύτητα ανέμου). Δεν γίνεται δηλαδή μια ανεμογεννήτρια με διάμετρο 3,5 μέτρα να είναι 1000W και μια άλλη με διάμετρο 2 μέτρα να είναι πάλι 1000W ατην ίδια ταχύτητα ανέμου. Αγορά υλικών για κατασκευη ανεμογεννητριας Για την κατασκευη ανεμογεννητριας χρειάζονται κάποια υλικά τα οποία είναι εύκολο να βρεθούν και μάλιστα αρκετά οικονομικά. Το μοναδικό ηλεκτρονικό κατάστημα που διαθέτει τα περισσότερα (αν όχι όλα) τα υλικά για κατασκευές σαν και αυτές που είδατε στις ιστοσελίδες μου, βρίσκεται στην Ελλάδα! Δεν είναι δικό μου (δυστυχώς ή ...ευτυχώς), γνωρίζω όμως τα παιδιά εκεί και έχω μόνιμη συνεργασία μαζί τους, οπότε μπορώ άφοβα να τους προτείνω. Τα πτερύγια της ανεμογεννήτριας Για τα πτερύγια, η οικονομικότερη λύση είναι σωλήνες pvc (σαν αυτές που χρησιμοποιούνται στα δίκτυα αποχέτευσης). Κοστίζουν ελάχιστα και μπορούμε να τις προμηθευτούμε από κάποιο κατάστημα που πουλάει υδραυλικά είδη. Λεπτομέρειες για το πως κόβονται ώστε να σχηματιστούν τα πτερύγια. Αν και οι σωλήνες υδραυλικών είναι οικονομικές, δεν είναι όμως και η καλύτερη (ή ασφαλέστερη) επιλογή, ειδικά για πτερύγια μεγαλύτερα από 70 εκατοστά. Σε αυτή την περίπτωση, είναι καλύτερη η αγορά ενός έτοιμου (και ακριβού) σετ πτερυγίων από ένα κατάστημα που πουλάει ανεμογεννήτριες (τα σετ αυτά τα πουλάνε σαν ανταλλακτικά για τις ανεμογεννήτριές τους). Τέλος, μια άλλη καλή λύση είναι η ιδιοκατασκευη πτερυγίων από ξύλο. Απευθύνεται όμως μόνο σε όσους γνωρίζουν και έχουν τα κατάλληλα εργαλεία (και την απαιτούμενη υπομονή για την κατασκευη τους). Μοτερ ανεμογεννητριας Το μοτέρ για ιδιοκατασκευη ανεμογεννητριας είναι το πιο δυσεύρετο κομμάτι. Πρέπει να έχει κάποια συγκεκριμένα χαρακτηριστικά για να είναι κατάλληλο και δεν υπάρχουν πολλά μοτέρ στην αγορά που να καλύπτουν τις συγκεκριμένες προδιαγραφές. Το βασικό που κοιτάμε σε ένα μοτέρ ώστε αυτό να είναι κατάλληλο για κατασκευη ανεμογεννητριας είναι το εξής: Διαιρούμε τον αριθμό των στροφών του (RPM) στην ονομαστική του ισχύ, με την ονομαστική του τάση. Το πηλίκο που προκύπτει θα πρέπει να είναι περίπου 20. Παράδειγμα: Έστω ότι έχουμε ένα μοτέρ συνεχούς ρεύματος (DC) με ονομαστική ισχύ 1.500W και τάση 110V στις 2.200 στροφές το λεπτό. Διαιρούμε 2.200 δια 110, οπότε το πηλίκο είναι 20 και το μοτέρ είναι κατάλληλο για ανεμογεννήτρια. Υπάρχουν μοτέρ που μπορεί να βγάζουν συνεχές ρεύμα (DC) ή εναλασσόμενο (AC) που μπορεί να είναι και τριφασικό. Όλα είναι κατάλληλα αν τηρούν τις παραπάνω προδιαγραφές. Απλά το εναλασσόμενο το μετατρέπουμε με πολύ εύκολο τρόπο πριν φθάσει στις μπαταρίες σε συνεχές (με τη χρήση bridge rectifier ή ενός απλού ρυθμιστή φόρτισης για ανεμογεννήτριες). Καλό είναι το μοτέρ να είναι με μόνιμους μαγνήτες ώστε να μην χρειάζεται περιοδική συντήρηση. Τα alternator αυτοκινήτου δεν είναι κατάλληλα για ανεμογεννήτριες γιατί χρειάζονται πολλές στροφές (πάνω από 1.500 στροφές ανά λεπτό - RPM). Ακόμα κι αν επιχειρήσουμε να πολλαπλασιάσουμε τις στροφές από την φτερωτή στο alternator με ιμάντα, το πρόβλημα θα είναι ότι δεν θα μπορεί να εκκινήσει εύκολα η ανεμογεννήτρια σε χαμηλής έντασης ανέμους, παρά μόνο σε πολύ ισχυρούς ανέμους που εμφανίζονται πολύ αραιά κατά τη διάρκεια του χρόνου. πηγή: anemogennitria.gr