Szélenergia

A megújulós sorozatot a szélenergiával folytatom. A téma megalapozását követően a szélenergia felhasználását és a technológia fejlődését ismertetem világviszonylatban és az EU-ban. A magyar felhasználás jellemzőit és kérdéseit (a szakemberek körében gyakran vízválasztó téma), illetve további megoldásokat majd a következőkben derítem fel..

A szélenergia-hasznosítás olyan energiahasznosítási módszer, amely folyamatosan erős széljárású területeken, közvetlen munkavégzésre vagy elektromos energia előállításra kialakított szélerőgéppel történik. Magyarországon ugyan vannak szélenergia-hasznosítás szempontjából kedvezőnek mondható területek, de a folyamatos széljárás előfordulása az, ami kérdéses. De erről majd egy következő cikkben.

A szél erejét jól bizonyítják a viharok, természeti csapások (hurrikán, tornádó), amelyek hatalmas erejéről újból és újból meggyőződik az emberiség. E hatalmas, és széles körben felhasználható energiaforrást már igen régóta elkezdtük kihasználni. A szelet először vízen használta az ember a vitorla formájában, majd később a szárazföldön is elterjedtek a különböző alkalmazási módszerek.

A szélmalmot (a szélerőmű korai „elődje”) a perzsák építették, ezek és a szélkerekek alkalmazása elterjedt mind az iparban, mind a mezőgazdaságban. Hollandiában már az 1700-as években 8000 db körüli szélmalom működött! Ezzel az erővel fűrésztelepek és fémmegmunkáló üzemek is dolgoztak.

A kezdetekből kiindulva mára elmondható, hogy a szél energiáját napjainkban főleg villamos energia előállítása céljából hasznosítják. Az első nagyobb szélerőmű 1941-ben épült, 1,25 MW teljesítménnyel (jelenleg a legnagyobb szélerőművek akár 8-10 MW-os teljesítményt is elérhetnek).

Természetesen először a kisebb szélgenerátorok terjedtek el, néhány kW-ostól kezdve az 50-150 kW teljesítményig. Ilyenekkel termelik/termelték meg például a dán farmerek a számukra szükséges energiát (ahol nincs kiépítve a villamos hálózat), az energiatárolást akkumulátortelep segítségével megoldva.

A szélenergia hasznosításában gyors fejlődést eredményezett az, hogy az első világháború folyamán a repülőgépek fejlesztése révén rövid idő alatt tisztázódtak az áramlástani, aerodinamikai problémák. Kialakultak a modern légcsavarprofilok, lehetővé téve a szélerőművek rotorjának, lapátjának optimális kialakítását.

Természetesen vannak merőben más kialakítású szélgenerátorok is extrém megoldásokkal, erről az egyik következő cikkben adok rövid áttekintést.

A szélerőművekre évtizedeken keresztül a megújuló energiaforrások szimbólumaként tekintettek, telepítésük azonban az ezredfordulón kezdett elterjedni igazán („Megújuló Energia világtrendek” cikk, 2. ábra). Előbbi most sincs másképp, csak az utóbbi években a napenergetikai beruházások nagyságrendileg már utolérik a szélerőműves beruházásokat, teljesítményre vonatkoztatva.

Az alábbi ábrán az eddigi összes beépített kapacitást megjelenítő grafikon látható, a 2000-es évtől 2011-ig. A fejlődés dinamikus és folyamatos, jelenleg 250 ezer MW körüli nagysággal.

Az egyik korábbi, Napenergiás cikkben foglaltakkal jól összehasonlítható, hogy a napenergetikai beruházások összes beépített teljesítménye 40 ezer MW volt 2010-ben, míg ez a szélenergiánál a fenti diagram alapján 200 ezer MW volt. Itt jelentkezik a nagyságrendileg 5-szörös különbség a szélerőművek javára.

Ennek okai a már említett folyamatos és dinamikus beruházási tevékenység, továbbá a gyors technológiai innováció és fejlesztés, erről szól a lenti ábra:

A rotor méretének és az erőművek teljesítményének időbeli alakulásában 25 év alatt óriási változás következett be. Viszonyításképpen, a jobb felső sarokban látható Airbus A380-as („Suberjumbo”) utasszállító repülőgép és annak szárny fesztávolsága.

Az országok közötti sorrendben az utóbbi 2-3 évben az Egyesült Államokat megelőzte Kína, őket követi az EU-ban első Németország és Spanyolország.

Kínában óriási fejlesztések mennek végbe, erre egyik példa a világ legnagyobb, még tovább bővülő szélerőmű-farmja, a Gansu Wind Farm. A farm szélgenerátorainak összesített teljesítménye jelenleg 5,2 ezer MW, de 2020-ra ezt 20 ezerre tervezik bővíteni. Ez pedig annyi, mint Spanyolország (a világon a 4.) jelenlegi összes szélgenerátor-kapacitása. A farmon több ezer 80 méter magas turbinát működtetnek. A háttérben rejlő egyik ok pedig az, hogy a kínai vállalatok szinte versengenek azért, hogy teljesíthessék a megújuló energiaforrások fokozott használatára vonatkozó kormányzati előírásokat.

A legközelebbi jelentkezéskor fény derül arra, hogy Magyarországon milyen helyzetben van jelenleg a szélenergia hasznosítása, mi várható a jövőben, kitérve az akadályozó tényezőkre, továbbá milyen különböző technológiai megoldásokkal lehet befogni a szél energiáját.