Fuggoleges tengelyu szelgenerátor epites
Magyarországon az elmúlt két évtizedben jelentős kapacitásnövekedésen ment keresztül a szélenergia hasznosítása, az egyre nagyobb teljesítményű szálturbináknak köszönhetően. Az általunk vizsgált kisteljesítményű szélgenerátorok viszont olyan berendezések, amelyek elsősorban falusi, tanyai és városi környezethez lettek tervezve és legtöbbször épületek tetején vagy az épületek közelében találhatók. Bemutatjuk a kisteljesítményű szélgenerátorok típusait és európai alkalmazási lehetőségeit. Az összehasonlító termelési mutatóinak áttekintése után a hazai választékkal is foglalkozunk. Mindenekelőtt az 5 kW-nál kisebb generátorokkal foglalkozunk.
Elemezzük az átlagos szélsebesség és a beruházás megtérüléséhez tartozó pénzügyi mutatók közötti kapcsolatot. OMSZ állomásain mért széladatok, illetve saját energetikai szélméréseink alapján becsüljük a várható energiatermelést. Ismertetjük a szélprofil-számítás és az energiabecslés módszertanát, a terepi mérések és a hosszú meteorológiai idősorok együttes feldolgozását. Eddigi vizsgálataink alapján jelentős támogatási források nélkül, csak ott éri meg kis szélgenerátort telepíteni, ahol a sokévi átlagos szélsebesség meghaladja a 4,5-5 m/s-ot. A legalacsonyabb rétegekben ilyen helyeket hegyvidéki területeken vagy domborzat keltette szélcsatornákban találhatunk; városi környezetben azonban kockázatokat jeleznek a cikk adatai.
Hazánkban egyre népszerűbbek a kisteljesítményű szélgenerátorok, jellemzően vidéken, hétvégi házaknál vagy olyan helyeken, ahol nincs hálózati áram. De telepítenek marketing és takarékossági célból is. Egyre több modell található a piacon; ezek közül néhány a következő típusokat mutatja be: vízszintes tengelyű (HAWT) és függőleges tengelyű (VAWT) megoldások, valamint speciális felépítésű vízszintes tengelyű turbinák. Ezek közül a tájolás-előnyöket és a környezeti feltételekhez való alkalmazkodást mind fontos szempontnak tekintik a gyártók és a kutatók.
Az első számottevő megállapítás a piaci összehasonlítások alapján: a hollandiai mérési környezetben tíz turbinát teszteltek különböző teljesítménytípusokkal. A Fortis Montana típus teljesített a legjobban, de látható volt, hogy a teljesítmény és az ár között lévő szórás nagy. Egy telepítésnél figyelembe kell venni az adott terület sajátosságait, mivel az egyes típusok más-más környezetben különböző módon teljesítenek.
Hazánkban egyre több cég foglalkozik kisteljesítményű szélgenerátorokkal és szélgépekkel, és egyre több modell található. Ezek közül néhányat kiemelünk a kutatási és hazai terepi mérések alapján. A lakossági és mezőgazdasági alkalmazások egyaránt fontossá váltak; vízszivattyúzás és vízmozgatás területein is jelen vannak példák.
Az EU támogatási rendszerei is fontosak: a 2003/96/EC rendelet és a magyar pályázati kiírások lehetővé teszik a megújuló energiaforrások térnyerését. A KÁT-rendszer és az energiaszolgáltatók kötelező átvételi rendszere szintén hozzájárul ahhoz, hogy a kisebb turbinák gazdaságosabbak lehessenek bizonyos feltételek mellett. A beruházási költségek csökkenése, a működési költségek alakulása és az élettartam problémái mind hatással vannak a megtérülési mutatókra.
Szélgenerátor-típusok és alkalmazási lehetőségek
A piacon két fő típus található: a hagyományos vízszintes tengelyű berendezés (HAWT) és a függőleges tengelyű (VAWT) mega-berendezés. Vannak speciális felépítésű HAWT-k is, amelyek lapátszerkezete jelentősen eltér a hagyományostól. Az előnyük, hogy a függőleges tengelyű gépeknél nem kell külön mechanizmus ahhoz, hogy szélirányba fordítsa a lapátokat. Hazánkban újdonság, hogy több hazai fejlesztés is folyik a kisteljesítményű turbinák területén.
A kisteljesítményű szélgenerátorok alkalmazási területei közé tartozik a vízszivattyúzás és vízmozgatás például kisvárosokban és tanyákon, valamint városi környezetben a megújuló energia hasznosítása. A technológiát érintő kutatások arra mutatnak rá, hogy egyre több modell jelenik meg a piacon, és egyre több országban gyorsul a fejlesztés.
Jelentős példák: a világ minden táján épülnek olyan integrált épületek, amelyekbe a tervezéskor integrálták a szélgenerátorokat (például World Trade Centre - Manama, Bahrein; Strata - London). Ezek jelzik, hogy a szélturbinák megjelenése egyre inkább a tervezési folyamat része. Emellett a piacon megjelennek olyan utólagos beépítésre szánt berendezések, és fejlesztések, amelyek a „szélfokozók” koncepcióját viszik tovább.
Magyarországon a mai technológiai szinten a szélgépek mezőgazdasági alkalmazása lehet a cél; városi környezetben még óvatosság javasolt. A kisteljesítményű eszközök közé tartoznak a lakossági vagy közösségi felhasználásra tervezett egységek, amelyeket gyakran a víz- vagy energiaszolgáltatók támogatásával használnak.
Részletes műszaki áttekintés a kisteljesítményű szélgenerátorokról
A kisteljesítményű szélgenerátorok között nevezetes megoldások a következők: vízszintes tengelyű (HAWT), függőleges tengelyű (VAWT) és a különleges felépítésű működési elvek. A hosszabb lapátokkal és különböző tengely-típusokkal dolgozó fejlesztések célja a nagyobb teljesítmény elérése, ugyanakkor a költségek és a környezeti kockázatok mérséklése is fontos szempont.
A vertikális tengelyű turbina különlegessége, hogy a rotor tengelye függőlegesen áll. A vizsgálatok szerint a VAWT-k képesek alacsonyabb szélsebességeknél járásba lépni és az áramtermelés a környezethez alkalmazkodik. Ugyanakkor a zaj és a költségek is meghaladhatják a hagyományos megoldásokét.
A világírók szerint a vertikális típusok rendkívül alacsony magasságban is hasznosíthatók, és az árbocra szerelt kivitelekhez képest könnyebb a telepítés. Amennyiben több turbinát telepítenek együtt, a rajban történő elrendezés növelheti az energiatermelést, de a költségek és a fenntartás is összetettebb lehet.
Egyes kutatások FLOWE nevű szélfarmtól mutatták, hogy a rajban elhelyezett vertikális turbinák akár több mint tízszoros teljesítményt adhatnak a hasonló méretű vízszintes tengelyűkhöz képest adott közegben. Ugyanakkor a számítások gyakran alá- vagy felülmérhetik a valós teljesítményt a helyi szélviszonyoktól függően.
A hazai piacon is találhatók egyes függőleges tengelyű modellek, amelyek mind a névleges, mind a maximális teljesítmény tekintetében különböző értékeket adnak meg. Ezek a modellek tipikusan 200-1000 W közötti névleges teljesítményt kínálnak. A különböző gyártók és kereskedők oldalain gyakran feltüntetik a kezdő és max. szélsebességeket, az 12-48 V közötti kimeneti feszültségeket, a határértékeket és a védelmi szinteket.
Megjegyzendő, hogy a kisteljesítményű szélgenerátorok legtöbbje a költségek és a megtérülés szempontjából leginkább átmeneti megoldás lehet. A beruházás megtérülését befolyásolja az árszint, az engedélyezési és karbantartási költségek, valamint a rendelkezésre álló állami támogatások és visszatérítések. A lakossági méretű rendszerek előnyösen az energiafogyasztási igényekhez igazíthatók, így gyakran a megújuló energia megvalósításának lépésenkénti útján ezek lehetnek az első lépések.
Gyakorlati útmutató a tervezéshez
- Helyszín kiválasztása: csak hosszú távú szélvizsgálat után döntsünk; a terület átlagos szélsebessége legyen meghaladja a 4-5 m/s értéket a gazdaságos üzemhez.
- Eszköz kiválasztása: az adott területre melyik típus a legmegfelelőbb? Nincs egyértelmű válasz; a helyi szélprofil és a topográfia fontos.
- Költségek és megtérülés: a telepítés költségei és a karbantartási kiadások hosszú távon befolyásolják a döntést. A karbantartást, pótalkatrészeket és akkumulátor-cseréket is mérlegeljük.
- Engedélyezés és szabályozás: legyen tisztában a helyi engedélyekkel és a hálózati visszatáplálás feltételeivel. A KÁT és a villamosenergia-törvények részletei fontosak lehetnek.
- Energia-mérés és megbízhatóság: építsünk be energia-szintmérőket és figyeljük az energiahozamot a hosszabb időre vonatkozó adatokkal. A hosszú meteorológiai idősorok segítenek a becslésekben.
Jó minőségű, korszerű szélgenerátor ára magas lehet, és a telepítés után évekig tartó karbantartási kötelezettség adódik. Ugyanakkor a 10-20%-os energiahozam általában elérhető a megfelelő-szélviszonyok között, ám hazánkban ez a szám gyakran kisebb lehet a helyi adottságok miatt. A kisteljesítményű turbinák főleg a lakossági, vidéki és ökológiai célokat szolgálják, és a fejlesztések gyorsulnak a legkedvezőbb klímájú országokban.
A gyakorlatban használt példák és számítások
Horvát vagy hollandiai vizsgálatokból tanulságos a példák vezetése: a 5 kW alatti generátorok esetében a telepítés megtérülése erősen függ a helyszíntől és a nyújtott energiától. A 10-75 kW közötti kategóriában már más a dinamikája: a beruházási költségek és a karbantartási diszkontált értékei jelentősebbek. A példákban megfigyelhető, hogy a kisebb rendszerek esetében a megtérülés kisebb, míg adott esetben hegyvidéki vagy vékony szélcsatornákban a befektetés megéri.
Hazai piacon egyre több modell érhető el, a költségek és a megtérülések változóak. A legfontosabb az, hogy az adott terület szélprofilja és energiaigénye alapján válasszunk megfelelő típust és méretet. A költségek és a támogatások alakulása nagyban befolyásolja a döntést, és a rendszert lehetőleg olyan formában tervezzük, hogy hosszú távon is megbízhatóan szolgálja a felhasználót.
Hogyan számítsuk ki a szélnyomást egy egyszerű módszerrel.
Hogyan számítsuk ki a szélnyomást egy egyszerű módszerrel.
tags: #fuggoleges #tengelyu #szelgenerator #epites