Energia eolica all'estero. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Fonti di energia alternative

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Gli impianti eolici (WPP) hanno ormai raggiunto il livello di maturità commerciale e in luoghi con velocità del vento medie annue superiori a 5 m/s competono con successo con le fonti tradizionali di elettricità.

Fig.2.2.1. Parco eolico in California, USA.

La conversione dell'energia eolica in energia meccanica, elettrica o termica viene effettuata in aerogeneratori con disposizione orizzontale o verticale dell'albero dell'aerogeneratore. Le turbine eoliche più utilizzate con un asse orizzontale del rotore, funzionanti secondo il principio di un mulino a vento. Le turbine ad asse orizzontale e ad alto coefficiente di velocità hanno il valore più alto del coefficiente di utilizzazione dell'energia eolica (0,46-0,48). Le turbine eoliche ad asse verticale sono meno efficienti (0,45) ma hanno il vantaggio di non dover essere sintonizzate sulla direzione del vento. La tabella 2.2.1 mostra i dati sulla quota di mercato di vari tipi di turbine eoliche nei vecchi stati della Germania.

Tabella. 2.2.1

Le turbine eoliche con una potenza unitaria da 100 a 500 kW sono oggi le più diffuse tra le installazioni di rete. Il costo specifico delle turbine eoliche con una capacità di 500 kW è ora di circa $ 1200/kW e tende a diminuire. La tabella 2.2.2 mostra la struttura di potenza delle turbine eoliche nei vecchi stati della Germania.

Tabella. 2.2.2

Le turbine eoliche della classe dei megawatt sono state costruite in un certo numero di paesi (Figura 2.2.1) e sono attualmente in fase di ricerca sperimentale o di funzionamento di prova.

Fig 2.2.2. Turbine sperimentali di classe Megawatt

In molti paesi sviluppati esistono programmi statali per lo sviluppo di fonti energetiche rinnovabili, compresa l'energia eolica. Grazie a questi programmi vengono risolti compiti scientifici, tecnici, energetici, ambientali, sociali ed educativi. I generatori di progetti di energia rinnovabile in Europa sono centri di ricerca (Riso, SERI (attualmente NREL), Sandia, ECN, TNO, NLR, FFA, D(FV)LR, CIEMAT, ecc.), università e aziende interessate.

Nel 1994, a Madrid, in occasione della conferenza "Master Plan for the Development of Renewable Energy Sources in Europe", è stata adottata una dichiarazione dai paesi dell'Unione Europea. La "Dichiarazione di Madrid" ha fissato obiettivi per raggiungere un livello di energia rinnovabile del 15% nel consumo totale di energia nei paesi dell'Unione Europea entro il 2010. Nel 1994, la capacità installata di pannelli solari, minicentrali idroelettriche e turbine eoliche nel paesi dell'Unione Europea era di 5.3 GW , entro il 2010 si prevede di installare apparecchiature con una capacità installata di 55 GW.

Gli obiettivi prefissati vengono raggiunti risolvendo problemi nel campo della politica, della legislazione fiscale preferenziale, del sostegno finanziario statale attraverso programmi scientifici e tecnici, del prestito agevolato, della creazione di una rete di informazioni, di un sistema educativo, di stage, della promozione delle alte tecnologie, della creazione di posti di lavoro nelle industrie e preparare l'opinione pubblica.

Sulla fig. 2.2.3 mostra due scenari per l'utilizzo delle fonti energetiche rinnovabili in Europa.

Percentuale dell'approvvigionamento energetico mondiale

anni
Fig.2.2.3. Due scenari per lo sviluppo energetico fino al 2020 nei paesi europei: • • • ____ Politica attuale; ------ Politica orientata all'ambiente; * Fonti tradizionali: combustibili fossili e grande idroelettrico; ** Nuove fonti: biomasse, solare, eolico, geotermico, piccolo idroelettrico

Condizioni favorevoli allo sviluppo del settore energetico consentiranno di aumentare il consumo di energia elettrica del 2020% entro il 30

anche a scapito delle fonti energetiche rinnovabili del 15%. Tabella 2.2.3. i rapporti per la produzione di elettricità da varie fonti di energia rinnovabile nei paesi europei sono forniti secondo previsioni ottimistiche e pessimistiche fino al 2020. La previsione si basa sull'analisi dei tassi di crescita della capacità installata delle diverse tipologie di fonti energetiche rinnovabili nei Paesi dell'Unione Europea. La quota di energia eolica sarà del 15% secondo una stima pessimistica, del 16% secondo una stima ottimistica.

Tabella. 2.2.3

Nel 1994 la capacità installata dei parchi eolici nel mondo era di 3200 MW, di cui 1400 MW in Europa. La tabella 2.2.4 mostra i dati sulla capacità totale installata degli impianti eolici per Paese.

Tabella. 2.2.4

Ogni anno in Europa la capacità installata degli aerogeneratori è di 200 MW, in condizioni favorevoli l'aumento della capacità installata può essere di 800 MW. I programmi più efficaci per aumentare la capacità installata dei parchi eolici sono i programmi dei paesi di Europa, Cina, India, Stati Uniti e Canada.

Il fatturato annuo dovuto alle vendite di turbine eoliche nei paesi europei è di 400 MECU. Più di 10 maggiori banche in Europa stanno investendo nel settore dell'energia eolica. Più di 20 grandi investitori privati ​​europei finanziano l'energia eolica. Il costo dell'energia eolica dipende principalmente dai seguenti 6 parametri:

• investimenti nella produzione di una turbina eolica (espressi come rapporto $ / mq - il prezzo di un metro quadrato dell'area spazzata del rotore della turbina eolica);
• efficienza del sistema;
• velocità media del vento;
• disponibilità;
• risorsa tecnica.

Tabella. 2.2.5

Negli ultimi tre decenni, la tecnologia dell'energia eolica si è concentrata sulla creazione di turbine eoliche in rete WECS. Notevoli progressi sono stati compiuti in questa direzione. Molte migliaia di moderne installazioni WECS hanno dimostrato di essere pienamente competitive rispetto alle fonti energetiche convenzionali. Le reti elettriche esistenti effettuano il trasporto dell'elettricità generata dai parchi eolici in varie regioni.

Negli ultimi anni, le tecnologie per l'utilizzo dell'energia eolica in reti isolate sono state sviluppate intensamente. Nelle reti di trasmissione isolate, l'inevitabile costo per unità di energia prodotta è molte volte superiore rispetto alle reti di trasmissione centralizzate. Gli impianti di generazione di energia sono generalmente basati su piccoli motori a combustione interna che utilizzano combustibili costosi, dove il solo costo di trasporto del carburante spesso aumenta il costo per unità di energia prodotta di decine di volte il costo dell'energia nelle migliori reti di trasmissione centrale.

Nelle reti di trasmissione più piccole, gli impianti di alimentazione sono molto più flessibili: un moderno gruppo di generatori diesel può essere avviato, sincronizzato e connesso a una rete isolata in meno di due secondi. La conversione dell'energia eolica è una fonte di energia rinnovabile alternativa per sostituire il carburante costoso. Nuovi studi di fattibilità per progetti che utilizzano turbine eoliche in combinazione con generatori diesel in reti isolate mostrano che il potenziale globale per i sistemi WECS indipendenti è persino superiore a quello dei sistemi WECS collegati a reti elettriche convenzionali. La tabella 2.2.6 mostra i parametri degli impianti eolico-diesel esistenti. Questi sistemi sono stati costruiti nel 1985-1990. Il loro funzionamento ha rivelato la necessità di migliorare i sistemi, creare un controllo automatizzato.

Tabella. 2.2.6

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