Větrná farma [1] (WPP) - několik větrných turbín shromážděných na jednom nebo více místech a spojených do jedné sítě. Velké větrné farmy se mohou skládat ze 100 nebo více větrných turbín . Někdy se větrným elektrárnám říká větrné parky (větrné elektrárny).
První větrná elektrárna - " mlýn " Angličana Blytha o průměru 9 metrů - byla postavena v roce 1887 na Blythově dači v Marykirku ( Velká Británie ) [2] . Blyth nabízel lidem z Marykirku přebytečnou elektřinu ze svého „mlýnu“, aby rozsvítil hlavní ulici, ale byl odmítnut, protože si mysleli, že elektřina je „dílem ďábla “ [3] . Později Blyth postavil větrnou turbínu dodávající nouzovou energii místní nemocnici, blázinci a ošetřovně [4] , ale Blythova technologie nebyla považována za ekonomicky životaschopnou a další větrná farma se ve Spojeném království objevila až v roce 1951 [4] .
První automaticky řízená větrná turbína Američana Charlese Brushe se objevila v roce 1888 a měla průměr rotoru 17 metrů [4] .
Moderní větrná energetika se začala rozvíjet v 80. letech 20. století. s turbínami o výkonu jen kolem padesáti kW [5] .
V SSSR byl na počátku 80. let vypracován plán výstavby větrných elektráren, které měly zajistit energii pro autonomní zařízení na Dálném severu (která měla být postavena vojenskými staviteli) [6] .
Dnes nejrozšířenější typ větrné farmy. Větrné generátory jsou instalovány na kopcích nebo kopcích.
Průmyslový větrný generátor je postaven na připraveném místě za 7-10 dní. Získání regulačních souhlasů pro stavbu větrné farmy může trvat rok i déle.
Pro stavbu je nutná silnice na staveniště, těžká zvedací zařízení s dosahem více než 50 metrů, protože gondoly jsou instalovány ve výšce asi 50 metrů.
Elektrárna je připojena kabelem k přenosové síti.
Největší větrnou farmou je v současnosti elektrárna Gansu , která se nachází v provincii Gansu v městské části Jiuquan v Číně. Celkový výkon je 7965 MW.
Pobřežní větrné elektrárny se staví v malé vzdálenosti od pobřeží moře nebo oceánu. Na pobřeží fouká vánek s denní frekvencí , což je způsobeno nerovnoměrným ohřevem povrchu pevniny a nádrže . Denní neboli mořský vánek se přesouvá z vodní hladiny na pevninu a noční neboli pobřežní vánek z ochlazeného pobřeží do nádrže.
Offshore větrné farmy se staví na moři, 10-60 km od pobřeží. Offshore větrné farmy nabízejí řadu výhod:
Pobřežní elektrárny se staví na oblastech moře s malou hloubkou. Věže větrných turbín jsou instalovány na pilotových základech ražených do hloubky 30 metrů. Elektřina se do země přenáší pomocí podvodních kabelů. Pro stavbu a údržbu takových elektráren se používají zvedací lodě .
Pobřežní elektrárny jsou dražší na výstavbu než jejich protějšky na pevnině. Generátory vyžadují vyšší věže a masivnější základy. Slaná mořská voda může vést ke korozi kovových konstrukcí.
Na konci roku 2008 činila celková kapacita pobřežních elektráren po celém světě 1 471 MW a v roce 2008 bylo celosvětově vybudováno 357 MW pobřežních kapacit.
Největší pobřežní stanice v roce 2009 byla elektrárna Middelgrunden( Dánsko ) s instalovaným výkonem 40 MW [7] . Největším se v roce 2013 stal London Array (Velká Británie) s instalovaným výkonem 630 MW [8] .
Velká Británie:
První prototyp plovoucí větrné turbíny byl postaven společností H Technologies BV v prosinci 2007. Větrný generátor o výkonu 80 kW je instalován na plovoucí plošině 10,6 námořních mil od pobřeží jižní Itálie v mořské oblasti hluboké 108 metrů.
Norská společnost StatoilHydro vyvinula plovoucí větrné turbíny pro hlubokomořské elektrárny. StatoilHydro postavil 2,3 MW demo v září 2009 [12] . Turbína zvaná Hywind váží 5300 tun a je vysoká 65 metrů. Nachází se 10 kilometrů od ostrova Karmoy, nedaleko jihozápadního pobřeží Norska.
Ocelová věž tohoto větrného generátoru jde pod vodu do hloubky 100 metrů. Věž se tyčí 65 metrů nad vodou. Průměr rotoru je 82,4 m. V jeho spodní části je umístěn štěrk (štěrk a kameny) pro stabilizaci věže větrné turbíny a její ponoření do předem stanovené hloubky . Věž je zároveň chráněna před unášením třemi lany s kotvami upevněnými ve spodní části. Elektřina je přenášena na břeh pomocí podvodního kabelu.
V roce 2017 společnost zvýšila výkon turbíny na 6 MW a průměr rotoru na 154 metrů [13] .
Stoupající větrné turbíny jsou větrné turbíny umístěné vysoko nad zemí, aby využívaly silnější a vytrvalejší vítr [14] [15] . Koncept byl vyvinut ve 30. letech 20. století v SSSR inženýrem Egorovem [16] .
Aktuálním rekordmanem je Vestas V164-8.0-MW . Tento prototyp je velmi nedávný[ kdy? ] byl instalován v Dánském národním centru pro testování velkých turbínv Osterildu. Výška nápravy Vestas je 460 stop (140 metrů), lopatky turbíny jsou vysoké přes 720 stop (220 metrů).
První horská větrná farma v postsovětském prostoru s kapacitou 1,5 MW byla spuštěna v průsmyku Kordai v oblasti Zhambyl v Kazachstánu v roce 2011.
Větrné elektrárny se budují v místech s vysokou průměrnou rychlostí větru – od 4,5 m/sa výše.
Je provedena předběžná studie potenciálu území. Anemometry se instalují ve výšce 30 až 100 metrů a během jednoho až dvou let sbírají informace o rychlosti a směru větru. Získané informace lze sloučit do map dostupnosti větrných elektráren. Takové mapy (a speciální software ) umožňují potenciálním investorům posoudit míru návratnosti projektu.
Běžné meteorologické informace nejsou vhodné pro stavbu větrných elektráren, protože tyto informace o rychlosti větru byly shromažďovány na úrovni země (do 10 metrů) a ve městech nebo na letištích.
V mnoha zemích jsou větrné mapy pro větrnou energii vytvářeny vládními agenturami nebo s vládní pomocí. Například v Kanadě vytvořilo ministerstvo rozvoje a ministerstvo přírodních zdrojů Kanadský atlas větru a WEST (Wind Energy Simulation Toolkit) - počítačový model , který vám umožní naplánovat instalaci větrných turbín v jakékoli oblasti Kanada.
V roce 2005 vytvořil Rozvojový program OSN větrnou mapu pro 19 rozvojových zemí .
Rychlost větru se zvyšuje s výškou. Proto jsou větrné elektrárny stavěny na vrcholcích kopců a generátory jsou instalovány na věžích vysokých 30-60 metrů . Objekty, které mohou ovlivnit vítr, jsou brány v úvahu: stromy, velké budovy atd.
WPP přímo snižují plochu půdy vhodné pro zemědělské využití, protože zemědělské činnosti přímo pod WPP nejsou možné. Větrné elektrárny nepříznivě ovlivňují chování skotu a dalších hospodářských zvířat na pastvinách umístěných mezi větrnými mlýny.
V současné době stále probíhají studie, které mají objasnit ekonomickou efektivitu větrných elektráren. Při vážných kapitálových investicích může být doba návratnosti těchto investičních projektů nižší než u projektů tepelné nebo jaderné energetiky. Rovněž spolehlivost generování ve srovnání se zmíněnými alternativními metodami je pochybná. Během mrazivé sezóny v USA v roce 2020 selhalo mnoho větrných elektráren a výroba se na několik měsíců zastavila, což sice větrné elektrárny vyřazuje ze seznamu zdrojů vhodných jako hlavní, ale umožňuje je považovat za doplňkové zdroje energie.
Při výstavbě větrných elektráren je brán zřetel na vliv větrných turbín na životní prostředí . Zákony schválené ve Spojeném království , Německu , Nizozemsku a Dánsku omezují hladinu hluku provozované větrné turbíny na 45 dB ve dne a 35 dB v noci. Minimální vzdálenost od instalace k obytným budovám je 300 m.
Moderní větrné elektrárny přestávají fungovat během sezónní migrace ptáků .
V roce 2021 norský nejvyšší soud rozhodl, že dvě větrné farmy na poloostrově Fosen poškozují sámské pastevce sobů tím, že omezují přístup na jejich pastviny, lze vypnout 151 turbín větrných farem [17] [18] .
Větrná farma na poloostrově Fosen v západním Norsku se 151 turbínami dokončenými v roce 2020 je součástí největší pobřežní větrné farmy v Evropě.
V roce 1931 byla v Kursku postavena větrná elektrárna Ufimcev – první větrná elektrárna na světě s inerciální baterií [20] , vynálezce A. G. Ufimceva .
Druhá větrná elektrárna v SSSR byla postavena v roce 1931 v Balaklavě na Karanských výšinách. S výkonem 100 kW [21] byl v době výstavby největší v Evropě. Experimentální větrná turbína byla vyvinuta pod vedením vynálezce Yu.V. Kondratyuka . Před válkou vyráběl elektřinu pro tramvajovou trať Balaklava-Sevastopol . Během Velké vlastenecké války byl zničen [22] .
Po válce sovětský průmysl zvládl výrobu řady různých větrných turbín s kapacitou 3-4 kilowattů, které jsou žádané ve venkovských oblastech. Pro období 1950 až 1955 v SSSR došlo k vrcholu výroby větrných turbín - až 9 tisíc kusů ročně s jednotkovým výkonem do 30 kW. S rozvojem velkých tepelných elektráren a vodních elektráren, vznikem jaderných elektráren však byla sériová výroba větrných turbín ukončena. Teprve v roce 1987 byl přijat Program čisté energie, podle kterého bylo plánováno do roku 1995 postavit 57 000 větrných turbín na náklady státního financování. Kvůli dlouhé pauze ve vývoji a výstavbě větrných elektráren však nebyl průmysl připraven na rozvoj téměř od nuly a po záhy následném kolapsu sovětské ekonomiky byl program omezen.
V postsovětském Rusku dochází k rozvoji větrné energie až s příchodem zahraničních držitelů moderních technologií, zatímco výroba zařízení je lokalizována. Vysoká konkurence na trhu s větrnou energií a důsledné nahrazování dovážených komponent již vedly ke snížení nákladů na výstavbu větrných elektráren pod světový průměr [23] .
Pro rok 2020 se celková kapacita větrných elektráren v zemi odhaduje na 905 MW [24] .
Největší větrnou elektrárnu v Rusku postavila státní korporace Rosatom na území Stavropol , její instalovaný výkon je 210 MW.
Největší komplex větrných elektráren - Sulinskaya, Kamenskaya, Gukovskaya a první stupeň větrné farmy Kazachya se nachází v Rostovské oblasti , celková kapacita je 350 MW.
Výkon větrné farmy Anadyr je 2,5 MW.
Kapacita větrné farmy Tyupkilda (Bashkortostan) je 1,65 MW.
Větrná farma Zapolyarnaya , která se nachází nedaleko města Vorkuta v Komi , má kapacitu 1,5 MW, postavená v roce 1993. Skládá se ze šesti jednotek AVE-250 rusko-ukrajinské výroby o výkonu 250 kW každý.
U Murmansku se staví experimentální demonstrační větrná turbína o výkonu 250 kW [25] . Ve vesnici Pyalitsa byla v květnu 2014 otevřena první větrná farma v Murmanské oblasti . Do roku 2016 se také plánuje další zavádění větrných elektráren v okresech Lovozerský a Terský kraje [26] .
První horská větrná farma o výkonu 1,5 MW v postsovětském prostoru byla spuštěna v průsmyku Kordai v oblasti Zhambyl v Kazachstánu v roce 2011 [27] . Výška lokality je 1200 metrů nad mořem. Průměrná roční rychlost větru je 5,9 m/s. V roce 2014 byl navýšen počet větrných turbín Vista International o výkonu 1,0 MW na větrné farmě Kordai na 9 jednotek o projektovaném výkonu 21 MW [28] .
V budoucnu se plánuje uvedení do provozu větrných elektráren Zhanatas (400 MW) a Shokpar (200 MW).
V únoru 2015 byla ve Východních Karpatech u města Stary Sambir uvedena do provozu první horská větrná elektrárna na západní Ukrajině Stary Sambir 1 o výkonu 13,2 MW (celková kapacita 79,2 MW). Skládá se z větrných turbín dánské výroby VESTAS V-112 o jmenovitém výkonu 6,6 MW [29] . Výška lokality je 500-600 m nad mořem, průměrná roční rychlost větru je 6,3 m/s [30] .
| Průmyslová odvětví | ||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||
| Energie | |||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| struktura podle produktů a odvětví | |||||||||||||||||||||||||||
| Energetika : elektřina |
| ||||||||||||||||||||||||||
| Zásobování teplem : tepelná energie |
| ||||||||||||||||||||||||||
| Palivový průmysl : palivo |
| ||||||||||||||||||||||||||
| Slibná energie : |
| ||||||||||||||||||||||||||
| Portál: Energie | |||||||||||||||||||||||||||