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.
BUDÚCI TREND SPOTREBY

Rozsah energetického problému, s ktorým budú konfrontované budúce generácie, môže byť ilustrovaný na jednoduchom príklade. Podľa predpovede OSN sa počet obyvateľov Zeme zvýši na cca 8 miliárd v roku 2025. Koncom 21. storočia by sa však tento počet mal stabilizovať na úrovni 10 až 12 miliárd. Väčšiu časť z tohto prírastku sa očakáva v rozvojových krajinách. Podľa amerického ministerstva energetiky (US DOE) bude spotreba energie v budúcnosti výrazne narastať, počas nasledujúcich dvoch desaťročí s ťažiskom v Ázii, kde sa prejaví najväčší dopyt po energii. Dve tretiny nárastu spotreby energie pripadne na rozvojové krajiny a krajiny bývalého východného bloku (post komunistické štáty). Nárast spotreby energie v Ázii bude predstavovať v priemere až 4,2 % za rok, v porovnaní s 1,3 % v priemyselne rozvinutých krajinách. V niektorých rozvojových krajinách ako napr. v Indii a Číne by sa mala spotreba energie na obyvateľa dokonca zdvojnásobiť.

V období rokov 2020 až 2060 dôjde k poklesu zásob fosílnych palív ako sú napríklad ropa a uhlie, takže prechod k obnoviteľným zdrojom energie ktoré v podstate nemožno minúť je nevyhnutný. Prechod na udržateľný energetický systém si však vyžaduje, aby podiel obnoviteľných zdrojov kontinuálne narastal. Obnoviteľné zdroje v spojení s novými technológiami sa môžu významnou mierou podieľať na pokrývaní spotreby energie po roku 2020. Správa OSN (expertná skupina pre slnečnú energiu) hovorí o tom, že pri využití súčasných technológií na trhu by obnoviteľné zdroje energie mohli pokryť asi 60 % svetovej spotreby elektriny a 40 % celosvetovej spotreby energie. Ich skutočný potenciál je však oveľa väčší a je schopný pokryť všetky naše energetické potreby.

1.2. Úspornosť v spotrebe elektrickej energie

V našich domácnostiach sú hlavnými odberateľmi elektrickej energie spotrebiče, ktoré delíme do skupín :

1.Svetelné (svietidlá)
2.Tepelné ( rýchlovarná kanvica, žehlička, hriankovač, ohrievače vody a iné)
3.Chladiace ( chladnička, mraznička )
4.Mechanické ( počítač, televízia, CD prehrávač a iné)

Keď že cena elektrickej energie každoročne stúpa je dôležité naučiť sa šetriť aj na zdanlivých maličkostiach ako napríklad vypínanie elektrických zariadení ktoré nepoužívame. Svietenie - je jeden z najväčších odberateľov elektrickej energie v domácnosti, preto je potrebné aby všetci členovia rodiny zbytočne nesvietili tam kde niesu. V dnešnej dobe sa už viac uprednostňujú žiarivky - pretože usporia až 80% energie ako klasické žiarovky, už pri použití jednej kompaktnej žiarivke sa dokáže usporiť 1455 KWh elektrickej energie, majú oveľa väčšiu životnosť – až 12 rokov. Aj keď sú pomerne drahšie ako obyčajné žiarovky tak úspora nákladov na energiu je oveľa vyššia ale aj tak najlacnejšou úsporou stále zostáva maximálne využívanie denného prirodzeného svetla. Energetická náročnosť - už pri kúpe novej pračky, chladničky, mrazničky alebo iného elektrospotrebiča sa musíme správne rozhodnúť. Nie vždy sa lacnejší výrobok oplatí pretože musíme myslieť do budúcnosti.
Najrozumnejšie je rozhodnúť sa pre spotrebič s najnižšou spotrebou energie, v európskej únií sa spotrebiče delia do skupín náročnosti na spotrebu pričom najúspornejšia energetická trieda je A+.

2. Rozdelenie najpoužívanejších obnoviteľných zdrojov elektrickej energie na Slovensku

- Slnečná Energia
- Veterná energia
- Vodná energia
- Geotermálna energia
- Energia z biomasy

2.1. Slnečná energia

Je to najdostupnejšia a najčistejšia forma obnoviteľnej energie. Spôsob výroby elektrickej energie v slnečnej (solárnej) elektrárni
Základné princípy premeny slnečného žiarenia na elektrickú energiu. Sú to:
- solárne fotovoltaické systémy - elektrárne
- solárne koncentračné termické elektrárne

Na základe inštalovaného výkonu rozoznávame:
- domáce solárne systémy s výkonom niekoľko W, resp KW, ktoré zásobujú domácnosti jednosmerným prúdom cez batérie, používajú sa na osvetlenie a malé spotrebiče
- väčšie strešné solárne systémy s výkonom niekoľko KW, ktoré okrem zásobovania domácností prebytky elektriny (striedavý prúd) dodávajú do verejnej siete
- solárne elektrárne s výkonom niekoľko MW, ktoré dodávajú celú výrobu do verejnej siete
Slnečná energia sa využíva pomocou aktívnych a pasívnych solárnych systémov na výrobu tepla alebo elektriny.

1. Aktívne solárne systémy sú:
Ploché slnečné kolektory - slúžia na výrobu teplej vody, alebo teplého vzduchu, kde slnečné žiarenie je zachytené absorbérom, v ktorom sa teplo odovzdáva kvapaline, alebo vzduchu. Môžu pokryť až 60 % ročnej spotreby teplej vody domácnosti, ale môžu byť aj zdrojom doplnkového nízkopotenciálneho vykurovania.

Koncentrické kolektory - slúžia na prípravu teplej vody s vyššou účinnosťou. Reflexné žľaby s parabolickým profilom sústreďujú slnečné lúče na rúry umiestnené v ohnisku s teplonosnou kvapalinou.

Slnečné (fotovoltické) články - pracujú na princípe fotoelektrického javu a priamo premieňajú svetlo na jednosmerný elektrický prúd.

Základné typy sú:
články s kryštalickým kremíkom - sú drahé a účinnosť majú medzi 12 - 20 %
články s amorfným kremíkom - sú výrazne lacnejšie, ich účinnosť je medzi 8 -10 %.

Kryštalické slnečné články sú integrované do tzv. solárnych modulov, resp. panelov a dávajú výkon 100 - 130 W/m2. Slnečný panel veľkosti 1m2 vyrobí u nás za rok 100 - 140 KWh elektrickej energie. Cena takto vyrobenej kilowatthodiny vychádza na 15 - 32 Sk a náklady na obstaranie na 200 do 600 tis. Sk/KW. Najväčšia fotovoltická elektráreň na svete je vo výstavbe (2004) v Nemecku s celkovým výkonom 5 MW.

2. Pasívne solárne systémy : tvoria architektonické riešenia, ktoré zabezpečujú ohrev vnútorných priestorov budov pomocou slnečných lúčov. Sú to rôzne zimné záhrady, presklenné strechy, atď.

2.2. Veterná energia

V ostatných rokoch veterná energetika zaznamenala obrovský rozvoj s ročným nárastom výkonu vyše 30 %. Inštalovaný výkon veterných elektrární sveta dosiahol koncom roka 2003: 39 000 MW a ročnú výrobu vyše 90 TWh. V súčasnosti sa bežne budujú veterné elektrárne s výkonom 1,5 - 2,5 MW. Najväčšia veterná turbína na svete má výkon 4,5 MW (Nemecko). Moderné veterné turbíny produkujú minimum hluku a sú akceptovateľné aj okolím. Sú v príprave, resp. realizácii veľké veterné farmy s výkonom až do 400 MW.

Obrovské perspektívy ponúkajú morské lokality, kde turbíny sú postavené priamo v mori vo vzdialenosti až 20 km od brehu.
EÚ plánuje do roku 2010 vybudovať veterné elektrárne s výkonom až 75 GW. Slovensko má skromný potenciál veternej energie (600 GWh/r) oproti prímorským štátom. Je u nás málo vhodných lokalít k inštalácii veterných turbín kde priemerná rýchlosť vetra dosahuje aspoň 5 m/s. Dobré veterné podmienky sú často v chránených územiach prírody. Prvý veterný park Cerová (Malé Karpaty) s výkonom 2,4 MW (4 x 660 KW) je v prevádzke od októbra 2003. Stavba bola financovaná do výšky cca 60 %
nákladov z fondu PHARE. Veterná elektráreň na Ostrom vrchu (Myjava) s výkonom 500 KW bola daná do skúšobnej prevádzky v júli 2004 a dokončuje sa výstavba veterného parku Skalité (Kysuce) o kapacite 4 x 500 KW. Náklady na inštaláciu vychádzajú okolo 45 mil. Sk/MW.

Podľa polohy osi rotora poznáme dva základné typy veterných turbín:
-s horizontálnou osou - všetky väčšie zariadenia
-s vertikálnou osou - niektoré typy menších zariadení

2.3. Vodná energie

Sumárny inštalovaný výkon vodných elektrární SE, je 1 652,7 MW, čo je 31,48 % z celkového inštalovaného výkonu SE. Z toho je v prietočných vodných elektrárňach inštalovaných 736,6 MW a v prečerpávacích vodných elektrárňach 916,4 MW.
Podiel vodných elektrární na ročnej výrobe elektrickej energie Slovenských elektrární, predstavuje 13 až 20 %. V roku 2005 vyrobili Vodné elektrárne (vrátane Gabčíkova) 4483,6 GWh z celkového množstva 26 470,9 GWh vyrobenej elektrickej energie v SE.

Na výrobu elektrickej energie využívajú VE hydroenergetický potenciál našich tokov, ktorý je trvalo sa obnovujúcim, a preto nevyčerpateľným primárnym energetickým zdrojom - na rozdiel od všetkých druhov fosílnych palív. VE svojou prevádzkovou
pružnosťou s možnosťou rýchlych zmien výkonov sú schopné pokrývať prudko sa meniace požiadavky na výkon v špičkovej časti denného diagramu zaťaženia a tým sú vhodné aj na pokrývanie havarijných stavov v elektrizačnej sústave. Vodné elektrárne pri veľkých akumulačných nádržiach (napr. Orava, Liptovská Mara, Nosice, Kráľová) a prečerpávacie vodné elektrárne (napr. Čierny Váh, Liptovská Mara, Ružín, Dobšiná) vytvárajú zásobu vody na riešenie nerovnomernosti spotreby elektrickej energie v rámci dňa a tým pomáhajú presne dodržať obchodný plán dodávky elektrickej energie. VE sú vhodné ako regulačné alebo záložné zdroje v elektrizačnej sústave a sú vhodné aj z pohľadu využitia prvotných zdrojov energie, ktoré sa nachádzajú na našom území. VE sa väčšinou stavajú ako hydroenergetické dielo, ktoré plní viacero účelov, pričom energetický význam ani nemusí byť prioritný. Účelom týchto vodných diel je:
-ochrana územia pred povodňami
-zásobovanie priemyslu vodou
-zásobovanie poľnohospodárstva vodou
-vyrovnávanie nerovnomerných prietokov v toku v priebehu roka
-ochrana životného prostredia
-lodná doprava
-rekreačno - športové využitie

Súčasná úroveň techniky a technológie umožňuje realizovať vo VE výrobný proces s vlastnosťami, ktoré sú špecifické práve len pre VE:
-vysoká účinnosť premeny primárnej energie na elektrickú energiu
-vysoká operatívnosť a manévrovateľnosť, to znamená možnosť poskytovania podporných služieb pre ES
-ekologická nezávadnosť technologického procesu
-vysoká spoľahlivosť prevádzky a jej bezpečnosť
-plne automatizovaný proces, možnosť úplnej bezobslužnej prevádzky a diaľkového riadenia
-vysoká životnosť technologického zariadenia i celej elektrárne pri neobmedzenej životnosti primárneho energetického zdroja
-nízka energetická náročnosť celého procesu
-popri turbínovej a prečerpávacej prevádzke aj možnosť kompenzácie.

Skutočne využitý hydroenergetický potenciál SR je na úrovni 57,5 %. Vodné elektrárne sa členia podľa toho, pre aké spády a akým spôsobom vodný tok využíva:
-Akumulačné VE - ich súčasťou je veľká akumulačná nádrž
-Derivačné VE - sú postavené na derivačnom kanále
-Prietokové VE - prehradzujú pôvodné alebo nové koryto vodného toku
-Prečerpávacie VE - v čase nízkej záťaže prečerpávajú vodu do vyššie položenej nádrže. V čase vyššej záťaže táto voda potom poháňa hydrogenerátor na výrobu elektrickej energie.
-Kombinované VE

2.4. Geotermálna energia

Geotermálne elektrárne (GTE) využívajú tepelnú energiu geotermálnej vody, resp. geotermálnej pary na výrobu elektrickej energie. Na základe skupenstva a teploty využívanej geotermálnej vody existuje niekoľko druhov geotermálnych elektrární.
Základné typy sú :

GTE s prehriatou parou - para vychádzajúca z vrtu po separácii vody poháňa parnú turbínu s generátorom alebo para je zavedená do parogenerátora (výmenník tepla), kde vyrobená para z povrchovej vody poháňa parnú turbínu spojenú s elektrickým generátorom.
GTE s horúcou vodou - geotermálna voda s vysokým tlakom a teplotou sa v expandéri premení na mokrú paru, ktorá poháňa parnú turbínu s generátorom.
GTE s binárnym cyklom - geotermálna voda s teplotou nad cca 130 °C vo výmenníku zohreje kvapalinu s nízkym bodom varu (čpavok, izobután), ktorej para poháňa expanznú turbínu spojenú s elektrickým generátorom.
Nové zdroje majú spravidla dvojicu vrtov - ťažobný a reinjektážny vrt. Cez reinjektážny vrt sa ochladené vody spolu so škodlivými plynmi a soľami vracajú do zeme z environmentálnych dôvodov.

2.5. Energia z biomasy

Palivom v týchto elektrárnach je biomasa, resp. biopalivo. Výroba elektriny je tu obdobná ako v tepelných elektrárňach pri spaľovaní fosílnych palív (uhlie, plyn), ale so značne nižšími hodnotami emisií C02. Podľa druhu použitého biopaliva a zariadenia na premenu bioenergie na energiu elektrickú.

Koncepcie na výroby elektriny :
-parný kotol (roštový, fluidný, atď.) na pevné, resp. plynné biopalivo s parnou turbínou a elektrickým generátorom
-spaľovacia turbína s elektrickým generátorom na bioplyn zo živočíšnych exkrementov, resp. na drevný plyn - splyňované drevo
-piestový plynový motor s generátorom poháňaný bioplynom, alebo drevným plynom
-piestový motor s generátorom poháňaný bionaftou, alebo na etanolom
-elektrochemický palivový článok napájaný bioplynom, resp. kvapalným biopalivom

3. Technológia výroby elektrickej energie z vetra

Moderné veterné turbíny sa zvyčajne skladajú z nasledujúcich komponentov:
•Listy rotora
•Rotor
•Prevody
•Generátor
•Elektronika a regulačné zariadenie.

Listy rotora sú časťou turbíny, ktoré zachytávajú energiu vetra. Tvar týchto listov je veľmi prepracovaný a umožňuje mimoriadne efektívne prenášať silu vetra na rotor. Listy sú vyrábané z laminátov, polyesterov alebo iných plastických materiálov. Niektoré z nich majú drevenú os. Všetky tieto materiály sa vyznačujú kombináciou pevnosti a ohybnosti. Navyše plasty ani drevo nerušia televízny signál v ich okolí. Priemer listov rotora sa pre veľké turbíny pohybuje od 25 do viac ako 50 metrov a každý list môže vážiť aj jednu tonu.

Rotor predstavujú listy a centrálna os, ku ktorej sú pripevnené. Os je pripojená na hlavný prevod systému. Prevody a ložiská sú dôležité z hľadiska efektívneho prenosu krútiaceho momentu na generátor elektrického prúdu. Generátor má podobnú konštrukciu ako generátor v tradičnej elektrárni na fosílne palivá. V mnohých turbínach je činnosť jednotlivých komponentov regulovaná elektronicky a tiež môže byť riadená diaľkovo. Elektronika má za úlohu udržať rovnaké napätie pri meniacich sa otáčkach generátora.

Hoci rôznorodosť veterných turbín je veľká väčšina moderných turbín sa dodáva v dvoch konfiguráciách – s horizontálnou alebo vertikálnou osou. Turbíny s horizontálnou osou sú najbežnejším typom turbín. Veľké turbíny majú rotor s dvoma alebo troma listami umiestnenými na vrchu stožiara. Rotor môže mať aj viac listov. Takéto agregáty s viacerými listami najčastejšie využívajú malé agregáty napr. na čerpanie vody. Snaha o zužitkovanie energie vetra čo najúčinnejšie znamená , že listy rotora musia čo najviac zachytávať prúdiaci vzduch. Rotor s veľkým počtom listov pokrýva celú plochu zabranú rotorom pri veľmi malých otáčkach, kým rotor s menším počtom listom sa musí otáčať rýchlejšie aby pokryl celú plochu.

Teoreticky čím viac by mal rotor listov tým by mal byť účinnejší. V skutočnosti sa však listy rotora vzájomne ovplyvňujú a veľký počet listov spomaľuje otáčky. Na druhej strane však väčší počet listov dáva vyšší počiatočný moment krútenia, čo využívajú malé agregáty štartujúce už pri nízkych rýchlostiach vetra.

Turbíny s vertikálnou osou majú vertikálne umiestnenú rotujúcu os. Listy rotora sú dlhé, zaoblené a pripevnené k veži na oboch koncoch – hore aj dole. Vo svete neexistuje veľa výrobcov takýchto turbín a ich design vychádza z návrhu francúzskeho konštruktéra G. Darrieusa, po ktorom sa takáto konštrukcia tiež nazýva. Napriek rozdielnej konštrukcii turbín s horizontálnou a vertikálnou osou je ich mechanika prakticky rovnaká. Rýchlosť otáčania listov je prenášaná na generátor pomocou prevodov. Prevody sú potrebné na to, aby bolo možné účinne využiť meniacu sa rýchlosť vetra. V súčasnosti však prebieha vývoj turbín bez prevodov, čo by znamenalo značné zníženie nárokov na ich konštrukciu i cenu.

Niektoré turbíny sú konštruované tak, že sa natáčajú do smeru vetra. Obidva typy (natáčané i nenatáčané) majú však niekoľko výhod i nevýhod. Lepšie využitie sily vetra pri natáčaných turbínach si vyžaduje komplikovanejšie ložiská i ďalšie zariadenia, čo v konečnom dôsledku vedie k nižšej spoľahlivosti. Turbíny s pevne fixovaným rotorom sú jednoduchšie a nevyžadujú až takú údržbu ako natáčacie systémy. Na druhej strane však výroba energie je o niečo nižšia ako v porovnateľnej natáčanej turbíne.

Veterné elektrárne môžeme rozdeliť podľa výkonu P na:
1. malé veterné elektrárne - výkon do 200 KW
2. stredné veterné elektrárne - výkon od 200 KW do 500 KW
3. veľké veterné elektrárne - výkon väčší ako 500 KW

Malé veterné elektrárne s výkonom P do 200 KW sa využívajú zvyčajne na dobíjanie akumulátorov. Veterné elektrárne s výkonom väčším ako 200 KW už môžu byť dodávateľmi elektrickej energie pre verejnej siete.

4. Množstvo získanej energie z vetra

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. Rozvoj veternej energie vo svete.

V roku 1998 bolo len v Európe inštalovaných viac ako 1 600 MW teda veterných turbín a podľa niektorých analytikov by mal celkový inštalovaný výkon v Európe vzrásť do roku 2010 až na 40 000 MW. Priemerný výkon turbín taktiež vzrástol z počiatočných asi 150 KW na 785 KW. Ročný prírastok výkonu predstavoval v Nemecku takmer 1 600 MW v roku 1999, v Dánsku 300 MW a v USA 235 MW. Predaj elektriny vyrobenej veternými elektrárňami dosiahol v roku 1998 hodnoty 2 miliardy dolárov. Väčší výkon a ekonomickejšia výroba viedli k poklesu cien turbín z 2600 dolárov za KW na asi 800 USD/KW v roku 1998. V posledných rokoch každoročný prírastok predstavuje takmer 30% . Európa sa stala centrom veterného priemyslu keď až 90% svetových výrobcov stredných a veľkých turbín má svoje sídlo na tomto kontinente.
4.1. Prínos využívania nekonvenčného zdroje energie

Obnoviteľné zdroje sú riešením environmentálnych, sociálnych i ekonomicko-politických problémov vychádzajúcich zo súčasného spôsobu využívania energie. Prechod od fosílnych palív k obnoviteľným zdrojom a presmerovanie investícií týmto smerom je práve takýmto riešením. Technológie využívajúce obnoviteľné energetické zdroje sú vo všeobecnosti čistejšie, menej riskantné a hlavne založené na neobmedzenom palivovom zdroji – Slnku. S výnimkou geotermálnej energie majú všetky obnoviteľné zdroje – slnečná, veterná, vodná energia alebo biomasa svoj pôvod v aktivite Slnka. Geotermálna energia má svoj pôvod v horúcom jadre Zeme, avšak vzhľadom na svoj prakticky nevyčerpateľný potenciál sa zaraďuje medzi obnoviteľné zdroje. Obnoviteľné zdroje sú z pohľadu národných ekonomík domácimi zdrojmi, ktoré majú potenciál nahrádzať a v budúcnosti úplne vytesniť fosílne palivá. Tieto zdroje už v súčasnosti ponúkajú možnosť významne diverzifikovať energetické zdroje v každej krajine. Ich rozvoj je tiež považovaný za dôležitý nástroj na ochranu národnej ekonomiky pred budúcimi šokmi z nárastu cien dovážaných palív a nákladov na likvidáciu environmentálnych škôd. Technológie založené na obnoviteľných zdrojoch sú zväčša bezodpadové so zanedbateľným resp. žiadnym vplyvom na životné prostredie. Neprodukujú rádioaktívne odpady ani nevytvárajú riziká veľkých havárií pre svoje okolie. V oblasti energetiky je možné na nich založiť udržateľný vývoj spoločnosti a tak zaistiť lepšiu perspektívu pre nasledujúce generácie. Svojou povahou sú obnoviteľné zdroje všadeprítomné. Táto skutočnosť preto volá po ich decentralizovanom použití. Prechod od tradičných fosílnych palív na obnoviteľné preto znamená prechod od malého počtu veľkých zdrojov k miliónom malých nezávislých zdrojov, kde v princípe každý dom môže byť zdrojom energie.

5. ENVIRONMENTÁLNE Dôsledky využívania veternej energie

Na mnohých miestach sveta sú veterné turbíny prijímané ako ekologické riešenie problému výroby elektrickej energie. Podobne ako v iných oblastiach aj v tomto prípade nie je výroba úplne bez dôsledkov na okolité životné prostredie. Aj tu je však potrebné rozlišovať medzi malými a veľkými turbínami. Malé turbíny nijako neovplyvňujú okolité prostredie. V prípade väčších turbín sa ako problémové parametre uvádzajú hluk, vizuálny efekt resp. rušenie elektromagnetického poľa.

HLUK

Hluk, ktorý vytvárajú veterné turbíny, vzniká ako dôsledok turbulencie vzduchu pri prechode vrcholu listu rotora okolo stožiara turbíny a tiež ako dôsledok chodu prevodovky. Pretože tento nízko frekvenčný hluk je znakom neefektívnosti a tiež
s ohľadom na sťažnosti obyvateľov, výrobcovia sa týmto problémom intenzívne zaoberajú. Výsledkom bolo značné zníženie hlučnosti moderných turbín. Za kritickú hladinu hluku je považovaných 40 dBA (decibel), čo je úroveň pri ktorej je možné spať. Táto úroveň sa zvyčajne dosahuje vo vzdialenosti menšej ako 250 metrov od veľkej veternej turbíny. Úroveň akceptovateľnej hladiny hluku je však veľmi individuálna. Je evidentné, že majiteľ turbíny vníma hluk ako znak výroby a teda zvýšeného príjmu, kým nezainteresovaní obyvatelia môžu mať iný názor. Vo viacerých krajinách existujú legislatívne normy pre umiestňovanie väčších turbín v blízkosti ľudských obydlí.

VIZUÁLNY EFEKT

Veterné turbíny sú viditeľné z veľkej vzdialenosti a niektorými skupinami obyvateľstva sú považované za rušivé momenty v reliéfe krajiny. Pravdou však je, že krajina býva veľmi často zastavaná inými vysokými objektmi napr. stožiarmi elektrického vedenia, voči ktorým sa kritika neozýva. Okrem negatívneho ovplyvňovania vizuálneho dojmu z okolitej krajiny sa niekedy uvádza aj problém súvisiaci s rizikom pre pilotov malých lietadiel lietajúcich nízko nad zemou. Pre nich vysoké stožiare turbín môžu byť niekedy nebezpečné.

VTÁKY

Niekedy sa ako problém spojený s veternými turbínami udávajú aj kolízie vtákov s týmito zariadeniami. Skutočnosťou je, že vtáky narážajú do budov, stožiarov elektrického vedenia a iných vysokých objektov. Tiež sú zabíjané autami a inými
dopravnými prostriedkami. Ako ukazujú štúdie z Dánska vtáky zriedkavo vrážajú do veterných turbín. Jedna z týchto štúdií bola zameraná na vplyv 2 MW-ovej turbíny s priemerom rotora 60 metrov v Tjaereborgu. Radarové výsledky ukázali, že vtáky mali vo dne v noci tendenciu vyhnúť sa turbíne a to už vo vzdialenosti 100-200 metrov pred ňou a preletieť okolo nej v bezpečnej vzdialenosti. V Dánsku dokonca existujú turbíny na stožiaroch ktorých si niektoré druhy vtákov vytvorili hniezda (sokol). Jediným známym miestom, kde došlo ku kolíziám vtákov s turbínami je Altamont Pass v Kalifornii. V tejto oblasti niekoľko stoviek turbín prakticky vytvorilo “veternú stenu” a doslova uzatvorilo priesmyk, čím významne ovplyvnili podmienky pre bezpečný pohyb vtákov. Podľa dánskeho ministerstva životného prostredia je vysokonapäťové elektrické vedenie väčším rizikom pre vtáky ako samotné turbíny. Hoci niektoré vtáky si na turbíny zvyknú skôr a iné neskôr býva zvykom, že pred výstavbou veterných parkov sa posudzuje ich vplyv na migráciu vtákov v danom mieste. Výsledkom trojročnej štúdie vykonanej v dánskej veternej farme Tuno Knob je, že turbíny stavané na otvorenom mori nemajú žiadny negatívny vplyv na vtákov.

RUŠENIE ELEKTROMAGNETICKÉHO ŽIERENIA

Televízne, rádiové i radarové vlny (elektromagnetické žiarenie) sú často rušené elektrickými vodičmi. Preto všetky kovové časti rotujúcich turbín môžu predstavovať isté riziko. V súčasnosti sa však listy rotorov vyrábajú len z plastov a dreva, ktoré neovplyvňujú elektromagnetické žiarenie. Ani turbíny umiestnené v blízkosti letísk nemajú preukázateľný vplyv na radarové stanice.

Záver

Keďže zásoby fosílnych palív ako sú ropa, uhlie, zemný plyn a iné nám podľa odhadov vystačia len na niekoľko desaťročí, ľudstvo musí hľadať zdroje energie v obnoviteľných zdrojoch energie ktoré sú pomerne nevyčerpateľné a tiež chránia prírodu pretože sú ekologicky nezávadne a tak sa príroda môže zachovať aj pre ďalšie generácie.

	Tento článok bol vytlačený zo stránky https://referaty.centrum.sk

Obnoviteľné zdroje elektrickej energie