Energija vjetra koja se ubire na polju vjetroelektrane je vrsta obnovljive energije (poznata i kao čista energija, zelena energija ili alternativna energija) koja se koristi stotinama godina. U svojim najranijim oblicima ljudi su koristili vjetrenjače za crpljenje vode, mljevenje žitarica i obavljanje drugih poljoprivrednih poslova. Sada, zahvaljujući napretku tehnologije, vjetroturbine mogu proizvoditi električnu energiju u velikim količinama. Zapravo, to je sada najbrže rastući izvor energije na svijetu. Ovo brzo širenje potaknuto je ulaganjima vlada u alternativne izvore energije, programima subvencija i napretkom u tehnologiji vjetroturbina.
Što je vjetroturbina i kako funkcionira?
Vjetroturbine je relativno lako shvatiti, a često ih je lakše razumjeti kada o njima razmišljate kao o povijesnoj vjetrenjači koja je koristila energiju vjetra za mljevenje žitarica.
Kada vjetar puše pored lopatice vjetroturbine, ona hvata silu (to se zove hvatanje kinetičke energije) i tako se turbina počinje okretati. Energija se sada smatra mehaničkom energijom. Kao i kod vjetrenjača, ovo okreće unutarnju osovinu. Za razliku od tradicionalnih vjetrenjača, osovine vjetroturbina povezane su s mjenjačem koji pomaže u velikom povećanju brzine – obično 100 puta više.
Ovo okretanje je povezano s generatorom koji proizvodi električnu energiju. To je sve što zapravo trebate znati, ali ako vas zanimaju tehnički termini, ti isti elementi se zovu jarbol, gondola i rotor. Jarbol podupire rotor i gondolu, a gondola (kućište stroja) sadrži mehaničke dijelove. Jarboli ili tornjevi su šuplji i izrađeni pretežno od čelika. Lopatice su izrađene od staklenih vlakana ojačanih poliesterom, epoksida ojačanog staklenim vlaknima ili epoksida ojačanog ugljičnim vlaknima, što ih čini nevjerojatno jakim, ali i dovoljno laganim za relativno blage sile vjetra koje ih pokreću.
Lopatice vjetroturbine su poput krila aviona; vjetar uzrokuje okretanje trokrake turbine jer je sila uzgona veća od sile otpora. Postoje tri jer se time postiže najbolji kompromis između brzine vrtnje i mehaničke pouzdanosti.
Rotor je povezan s generatorom preko niza zupčanika tako da se brzina vrtnje povećava 100 puta. To omogućuje generatoru da proizvodi električnu energiju, a da ne bude prevelik i skup. Računala kontroliraju nagib lopatica i smjer u kojem su usmjerene kako bi proizvela maksimalnu snagu.
Većina današnjih vjetroturbina na kopnu ima snagu od 2,5-3 MW (megavata), s lopaticama duljine oko 50 metara, što je otprilike pola duljine nogometnog igrališta. Prije samo 30 godina, oštrice su bile duge samo 15 metara!
Vjetroelektrane
Vjetroelektrane su jednostavno područja namijenjena za proizvodnju energije, gdje su skupine pojedinačnih vjetroturbina spojene na električnu mrežu. Zemljište između turbina ponekad se također koristi u poljoprivredne svrhe. Vjetroelektrana velikih razmjera mogla bi uključivati stotine vjetroturbina na prostoru od nekoliko stotina četvornih kilometara. Kako bismo vam dali predodžbu koliko velike vjetroelektrane mogu biti, Vjetroelektrana Gansu u Kini proizvela je oko 6000 MW energije u 2012. godini iz više od 3.500 pojedinačnih vjetroturbina.
Po lokaciji vjetroelektrane možemo podijeliti na kopnene vjetroelektrane i plutajuće vjetroelektrane. Kopnene vjetroelektrane su grupe vjetroturbina grupiranih u vjetrovito područje na kopnu, dok su plutajuće vjetroelektrane često u oceanu, ali ih se grad ii na jezerima i fjordovima ako su vjetrovi lokacije dovoljno jaki. Plutajuće vjetroelektrane općenito imaju veće brzine vjetra zbog svojeg položaja te mogu iskoristiti ogromnu količinu sile, ali su zbog logistike njihove izgradnje znatno skuplje od kopnenih vjetroelektrana.
Kako energija iz vjetroelektrane dolazi do naših kuća?
Za komercijalnu upotrebu, vjetroturbine se postavljaju po cijeloj parceli koja se naziva vjetroelektrana. Sve turbine povezane su međusobno i spojene na glavnu električnu mrežu. Kada energija vjetra stigne do električne mreže, opkrbljivači električnom energijom (poput HEP-a) je iskorištavaju i šalju kroz različite dalekovode do naših kuća.
Koje su prednosti vjetroelektrane?
Prije svega, energija vjetra je čista. Za razliku od fosilnih goriva ili nuklearnih elektrana, energija vjetra ne proizvodi stakleničke plinove niti štetne emisije. Drugo, to je održivi resurs. Sve dok puše vjetar, nikada nam neće ponestati snage vjetra.
Koji su nedostaci vjetroelektrane?
Iako vjetroelektrane ne emitiraju stakleničke plinove tijekom proizvodnje električne energije, ova “zelena” industrija ima svoj niz komplikacija.
- Smrt ptica i šišmiša te poremećaji staništa: Aktivne vjetroelektrane ubijaju leteće životinje, poput ptica i šišmiša, ali ne na isti način. Ptice ugibaju kada ih udari oštrica, no šišmiši umiru kada ih tlačni val od lopatica koje se okreću pogodi i ošteti njihove unutarnje organe. Osim toga, izgradnja vjetroelektrane može rezultirati gubitkom staništa za leteća, ali i kopnena bića.
- Mogućnost recikliranja vjetroturbine: Još jedna pritužba industriji energije vjetra je da masivne lopatice koje se vrte da bi stvorile tu snagu nisu ekološke. Lopatice su dugačke više od 30 metara pa ih uopće nije lako donijeti na mjesto. Rušenje vjetroturbine, napravljene da izdrži ekstremne vremenske uvjete, znači rezanje lopatica i njihovo odnošenje na odlagalište otpada, gdje se zakopaju.
- Prostorni zahtjevi: S težinom većom od 1000 tona, vjetroturbine mogu biti visoke desetke metara, s lopaticama dužima od nogometnih igrališta. Prema nekim izračunima, za jedan MW energije vjetra na kopnu potrebno je i do 50 hektara prostora.
Čak su se i na otvorenom oceanu pojavili problemi vezani uz položaj i zahtjeve prostora za plutajuće vjetroelektrane. Ribari u zaljevu Maine, na primjer, prosvjedovali su zbog razvoja vjetroelektrane djelomično zbog problema s plovidbom.
Zahtjev za djelovanjem na golemim parcelama za neke je protivnike prepreka, osobito za one koji to zemljište žele koristiti u druge svrhe. Naime, neki tvrde kako korištenje energije vjetra nije najprofitabilnija upotreba zemlje te da se tolike površine mogu iskoristiti na druge, bolje načine. - Ograničenja prijenosa: Zbog goleme količine prostora potrebnog za vjetroelektranu, nije jednostavno smjestiti vjetroelektranu preblizu razvijenog urbanog središta koje nema dovoljno neiskorištenih hektara na kojima bi se moglo graditi. Ipak, ruralna područja kroz povijest su imala problema s infrastrukturom prijenosa energije, što znači da nema dovoljno stupova, električnih vodova i sličnih struktura za prijenos sve snage proizvedene u vjetroelektrani do mjesta koja bi iskoristila svu tu električnu energiju.
Slični problemi javljaju se i u vezi s prijenosom vjetra iz plutajuće vjetroelektrane. - Isprekidanost: Unatoč tehnologijama prediktivnog modeliranja koje programerima općenito pružaju znanje o tome kakvi su resursi vjetra u određenom području, brzine vjetra mogu se mijenjati brzo i bez puno najave. Ta isprekidanost otežava planerima mreže da točno znaju koliko će energije određena vjetroelektrana ili turbina prenijeti na njihove sustave.
Zbog te varijabilnosti rezervni kapacitet se koristi kao međuspremnik u slučaju da u mrežu dođe nedovoljno energije. Suprotno tome, sustavi za pohranu (baterije) sve se više grade uz projekte obnovljive energije poput vjetroelektrana kako bi se pohranila i kasnije iskoristila prekomjerna proizvodnja energije vjetra.
Vjetroelektrane u Hrvatskoj
Energija vjetra u Hrvatskoj raste otkako je 2004. godine na otoku Pagu postavljena prva vjetroelektrana. Mjerenja određenih karakteristika vjetra (brzina, smjer, učestalost) pokazala su kako je za iskorištavanje energije vjetra povoljnije područje Jadrana od kontinentalnog dijela Hrvatske. Stoga su prve hrvatske vjetroelektrane izgrađene upravo na tom području.
Posljednja otvorena vjetroelektrana u Hrvatskoj je vjetroelektrana Korlat, otvorena 2021. godine, a u probni rad bi trebala ući i vjetroelektrana Krš-Pađene, najveća vjetroelektrana u Hrvatskoj, s čak 48 vjetroturbina.
Tijekom 2021. godine energija proizvedena iz vjetroelektrana iznosila je 1.904 GWh. Trenutno u Hrvatskoj postoje ukupno 364 vjetroturbine koje proizvode ukupno 970 MW električne energije, ali uz stalno uključivanje novih turbina, očekuje se da će do početka 2030. godine ukupna instalirana snaga dosegnuti 3.200 MW, a s nekih dodatnih 800 vjetroturbina koje su u izgradnji u Hrvatskoj ili se spremaju priključiti nacionalnoj energetskoj mreži, Hrvatska bi do kraja 2025. mogla generirati više od 3,2 GW električne energije samo iz vjetra.