Sve što se kreće ima kinetičku energiju, a naučnici i inženjeri, od kraja XIX vijeka, kinetičku energiju vjetra koriste i za proizvodnju električne energije.
Vjetar je zapravo oblik sunčeve energije. Vjetrovi nastaju zbog zagrijavanja atmosfere sunčevim zračenjem, rotacijom Zemlje i nepravilnostima na površini Zemlje.
Energija vjetra je obnovljiva i čista, ne prouzrokuje aerozagađenje niti emituje CO2. Njene prednosti su održivost i isplativost.
Istorijat
Egipćani su koristili snagu vjetra za pokretanje brodova još prije više od 5000 godina. Najstariji poznati mlinovi za mljevenje pšenice napravljeni su u staroj Persiji (današnjem Iranu). Persijske vjetrenjače konstruisane su sa vertikalnom osom rotacije i vertikalnim krilima ili lopatama koja su bila nalik velikim, okruglim veslima.
Vjetrenjače slične konstrukcije napravljene su u Avganistanu u 7. vijeku. Ideja se sa Bliskog istoka proširila do Evrope tako da su vjetrenjače za mljevenje zrnevlja ili pumpanje vode zabilježene u 12. vijeku u Engleskoj i Holandiji. Do 19. vijeka bile su rasprostranjene po čitavoj Evropi, te su donesene i u Sjevernu Ameriku.
Krajem XIX vijeka započinje korišćenje energije vjetra za proizvodnju električne energije, uglavnom u malom obimu i u malim lokalnim postrojenjima. Naftna kriza 1973. godine doprinijela je ubrzanom razvoju tehnologija za iskorištenje potencijala snage vjetra.
Mašina koja konvertuje kinetičku energiju u mehaničku naziva se vjetroturbina. Vjetrogenerator je uređaj koji mehaničku energiju pretvara u električnu.
Postoje vjetroturbine sa horizontalnom i vertikalnom osom. Obično imaju dvije ili tri dugačke, tanke lopatice koje podsjećaju na avionski propeler.
Smatra se da je prvi vetrogenerator napravio Čarls Bruš (Charles Brush) u Klivlendu, SAD, 1888. godine. U SAD-u su 1908. godine postojala 72 vjetrogeneratora snage od 5 do 25 kilovata. U vrijeme Prvog svjetskog rata, 100.000 manjih vjetrenjača za farme je proizvođeno svake godine u SAD, uglavnom za pumpanje vode. Do 1930. manji vjetrogeneratori su često postavljani na farmama, obezbjeđujući struju za manje potrošače poput sijalica i radio aparata. Na Krimu se, na obali Crnog mora, 20-tih godina 20. vijeka podiže prvi višekilovatni vjetrogenerator u Evropi.
Karakteristike vjetroturbina
Uobičajeno se malim vjetroturbinama smatraju jedinice do 10 kW instalisane snage, iako se prema pojedinim izvorima taj raspon kreće od 1kW do 300kW. Mala vjetroelektrana čija je snaga 10 kW može proizvjesti dovoljno električne energije za napajanje prosječnog domaćinstva.
Vjetroturbina trenutno najveće instalisane snage na svijetu, 12 MW, nosi naziv GE Wind Energy’s Haliade-X. Njena visina vrha iznosi 260m, a u toku 24h može da proizvede 312 MWh električne energije u čemu takođe drži rekord.
U 2019. godini troškovi za izgradnju vjetroelektrane iznosili su prosječno 1 milion dolara po megavatu instalisane snage.
Jednom kada se električna energija proizvede, može se koristiti direktno, povezati na električnu mrežu ili skladištiti za buduću upotrebu.
Jedna od prednosti vjetroturbina je i ta što se mogu graditi na postojećim farmama ili rančevima. To može donijeti korist za ekonomiju u ruralnim oblastima, gdje se i nalazi većina vjetrogeneratora. Vlasnici vjetroelektrana plaćaju zakup poljoprivredniku ili stočaru za korištenje zemljišta, pružajući vlasnicima zemljišta dodatni prihod.
Vjetroelektrana ili vjetropark predstavlja grupu pojedinačnih vjetroturbina na istoj lokaciji koje služe za proizvodnju električne energije. Vjetroparkovi se razlikuju po veličini i mogu biti sačinjeni od svega nekoliko vjetroturbina do više stotina njih. Mogu se graditi na kopnu, u priobalju, na pučini mora, pa čak i u vazduhu. Tehnologija visinskih vjetroelektrana bazirana je na konceptu iskorištenja energije vjetra u višim slojevima atmosfere i postavljanju vjetroturbina u vazduhu bez potpore tornja.
Koristeći energiju vjetra isporučeno je 1430 TWh električne energije u 2019. godini, što je činilo 5,3% ukupne svjetske proizvodnje struje, sa globalnom instalisanom snagom koja je premašila 651 GW.
Najveći vjetroparkovi nalaze se u Kini, Indiji i Sjedinjenim Američkim Državama.
Vjetroparkovi imaju manji uticaj na životnu sredinu u odnosu na mnoge druge oblike proizvodnje električne energije. Neki kritičari tvrde da vjetroparkovi imaju štetne efekte na zdravlje ljudi usljed stvaranja buke, ali većina istraživača smatra de te trvdnje nijesu tačne. Vjetroturbine proizvode buku koja na udaljenosti od 300m od stambenog naselja iznosi oko 45 dB što je slično buci koju proizvodi kućni frižider. Na udaljenosti od 1.5km vjetroturbine su praktično nečujne.
Pojedini izvještaji navode da je u blizini vjetroturbina zabilježena veća smrtnost ptica i slijepih miševa, te se lokacija izgradnje i rad ovih postrojenja mora prilagoditi staništu ovih životinja.
Prir. M.L. i M.M.
