Úvod

Jedným z hlavných smerov, ktorým bude musieť technická akademická a odborná spoločnosť v blízkej budúcnosti venovať väčšiu pozornosť je otázka, ako zabezpečiť rastúci dopyt po elektrickej energii vo svete a tiež hľadať pri tom čisté formy jej získavania. Popri súčasných trendoch v orientácii na ekologicky zamerané projekty a s tým súvisiacej stále sa zvyšujúcej potrebe hľadať nové nápady, v posledných rokoch nadobudol spôsob získavania energie z obnoviteľných zdrojov energie výrazne na dôležitosti. V každom smere technického využitia je možné stále vylepšovať už používané technológie. Tým sa riešia dôležité problémy súčasnosti a zároveň posúvajú hranice našich možností ďalej. To je vlastne aj úloha vedy a to, čo nás inšpiruje pokračovať v tomto zámere.


1. História využívania veternej energie

Využívanie sily vetra siaha niekoľko tisíc rokov do minulosti a sú s ním spájané počiatky ľudskej civilizácie, kedy sa človek rozhodol využiť túto energiu na pohon plavidiel. Jednoduché plachetnice, ktoré sa zachovali do dnešnej doby sú staré viac ako 5000 rokov a pochádzajú z Egypta. Najstaršie mlyny poháňané vetrom pochádzajú z dnešného Afganistanu a sú staré viac ako 2700 rokov. Tieto zariadenia sa bežne využívali na mletie obilia aj v iných častiach sveta. Okrem toho sa tiež používali na zavlažovanie polí na viacerých ostrovoch Stredozemného mora. Na Kréte sú takto využívané dodnes. Prvé vetrom poháňané vodné čerpadlo sa objavilo v USA v roku 1854.

Bola to jednoduchá veterná ružica s viacerými malými plachtami a dreveným chvostom, ktorý natáčal celé zariadenie v smere prúdenia vetra. V roku 1940 pracovalo v USA viac ako 6 milión takýchto veterných čerpadiel. Okrem čerpania vody sa využívali aj na výrobu elektrickej energie. Udáva sa, že zápas o osídlenie “Divokého západu” bol zvládnutý aj vďaka vetreným čerpadlám, ktoré napájali vodou obrovské stáda dobytka.

20. storočie však znamenalo nástup nových energetických zdrojov – elektriny, ropy a zemného plynu, ktoré veterné čerpadlá postupne zatlačili do pozadia. Tento stav trval až do ropnej krízy v 70. rokoch, kedy sa záujem o veternú energiu znovu oživil. Štátna podpora vývoja a výskumu dala v mnohých krajinách podnet pre rozvoj nových technológií. Snaha sa sústredila hlavne na výrobu elektriny veternými turbínami, čo súviselo s tým, že vo vyspelých krajinách nemá čerpanie vody veternými agregátmi taký význam ako napr. v rozvojových krajinách. Na začiatku súčasného rozvoja veternej energetiky vo svete stál vývoj a výroba
malých veterných turbín. Tieto malé zariadenia sa využívali pre jednoduché aplikácie avšak po tom, čo ich výkon postupne narastal stratili význam ako zdroj elektrickej energie pre jednotlivé domy.

V súčasnosti prakticky všetky väčšie turbíny dodávajú elektrickú energiu do siete. Súvisí to s tým, že výkon jednej turbíny je zvyčajne omnoho väčší ako je spotreba jednej resp. viacerých domácností. Navyše v miestach, kde rýchlosť vetra dosahuje v ročnom priemere viac ako 5 m/s sa začínali už od 80. rokov budovať veterné farmy, ktoré svojou výrobou prevyšovali spotrebu celých obcí. Prvé takéto farmy boli vybudované v Kalifornii. V USA sú tieto farmy vlastnené súkromnými spoločnosťami (nezávislými výrobcami) a nie veľkými elektrárenskými spoločnosťami. Hoci výstavba týchto zdrojov sa nezaobišla bez problémov, rozvoj veternej energetiky sa nedal zastaviť a dnes sa len v Kalifornii nachádza asi 16 tisíc väčších turbín, ktoré vyrábajú viac elektrickej energie ako jej ročne spotrebuje napr. San Francisco.

Veterné agregáty sú budované po celom svete. Sú tiež ideálnou technológiou pre rozvojové krajiny, kde je momentálne veľký dopyt po nových výrobných kapacitách v oblasti energetiky. Výhodou veterných elektrární je, že v porovnaní s klasickými elektrárňami je ich možné jednoducho, lacno a v relatívne veľmi krátkej dobe postaviť a pripojiť do verejnej siete. Rozvinuté krajiny dnes prejavujú o veterné turbíny záujem nielen z hľadiska ochrany životného prostredia, ale tiež aj z ekonomických dôvodov. Cena vyrobenej elektriny stále klesá a v niektorých krajinách je porovnateľná s cenou elektriny vyrobenou v klasických elektrárňach. Dnes aj tí najkonzervatívnejší energetici predpovedajú veľký rozvoj veterných technológií v blízkej budúcnosti. Rozvoj veterných elektrární vo svete je skutočne búrlivý a dnes predstavuje najrýchlejšie rastúce odvetvie výroby elektriny. Do konca roka 1998 bol celkový celosvetový výkon inštalovaných turbín viac ako 9500 MW a vyrábal dostatok elektriny pre zásobovanie asi 3,5 milión domácností.


1.1.Dôvody výroby elektrickej energie z obnoviteľných zdrojov

Spotreba energie sa neustále zvyšuje. Základný posun v oblasti toku energie nastal uprostred 19. storočia, odkedy spotreba enormne stúpala. Tento nárast nebol len výsledkom priemyselného rozvoja ale aj rastu populácie. Počet obyvateľov Zeme vzrástol 3,2-krát medzi rokmi 1850 a 1970, spotreba tzv. priemyselnej energie na obyvateľa však vzrástla až 20-násobne. Počet obyvateľov a spotreba energie vo svete v rokoch 1850-1990.