Vējš

Vēja enerģija

Vēja enerģija ir ekoloģiska enerģija!

Tā ir mums visapkārt un pieejama ikvienam. Lasi tālāk un uzzini vairāk par vēja enerģiju, vēja turbīnām un 
vēja enerģijas iegūšanu Latvijā.

Vējš ir atjaunojams dabas resurss, kas pastāvēs, kamēr vien spīdēs saule
Vējš ir gaisa kustība no augsta spiediena apgabala uz zema spiediena apgabalu. Tas tā notiek tāpēc, ka saule zemes virsmu sasilda nevienmērīgi – kaut kur gaiss tiek uzsildīts, kaut kur ne. Saules apspīdētajās vietās gaiss uzsilst un ceļas augstāk, un, lai aizpildītu radušos tukšumu, siltā gaisa atstātajā vietā ieplūst vēsāks gaiss, kas, nonācis šajā saules apspīdētajā vietā, tiek uzsildīts un arī sāk celties augstāk, lai tā vietā ieplūstu atkal cits vēsāks gaiss utt. Tas ir nebeidzams process, līdz ar to, kamēr vien spīdēs saule, vējš pūtīs. Un tik ilgi, kamēr vien pūtīs vējš, cilvēki to izmantos savā labā.

Vēja enerģija nav jaunatklājums
Cilvēki to izmanto jau kopš senseniem laikiem.

Senie jūrnieki izmantoja buras, lai uztvertu vēju un tādējādi iegūtu ērtu transporta līdzekli. Lauksaimnieki savulaik izmantoja vējdzirnavas, lai maltu graudus un sūknētu ūdeni. Savukārt mūsdienās arvien vairāk cilvēku izmanto vēja turbīnas, lai no vēja plūsmas iegūtu elektroenerģiju. Pēdējās desmitgades laikā vēja turbīnu skaits ir palielinājies par vairāk nekā 25 procentiem gadā. Tomēr, neskatoties uz vēja enerģijas pieaugumu, tā joprojām ir tikai neliela daļa no pasaulē iegūtās enerģijas.

Lielākā daļa vēja enerģijas nāk no turbīnām, kas var būt pat 20 stāvu ēkas augstumā un ar 60 metru garām lāpstiņām. Šīs turbīnas izskatās pēc milzu lidmašīnas propelleriem, kas uzsprausti uz mieta. Vējš griež asmeņus, kas savukārt griež vārpstu, kura ir savienota ar ģeneratoru, kas ražo elektroenerģiju. Arī citu konstrukciju vēja turbīnas darbojas pēc tā paša principa; atšķiras tikai veids, kā tiek uztverts vējš.

Turbīnu izmēri var būt dažādi, taču visas vēja turbīnas nes labumu
Lielākā daļa vēja enerģijas nāk no turbīnām, kas var būt pat 20 stāvu ēkas augstumā un ar 60 metru garām lāpstiņām. Šīs turbīnas izskatās pēc milzu lidmašīnas propelleriem, kas uzsprausti uz mieta. Vējš griež asmeņus, kas savukārt griež vārpstu, kura ir savienota ar ģeneratoru, kas ražo elektroenerģiju. Arī citu konstrukciju vēja turbīnas darbojas pēc tā paša principa; atšķiras tikai veids, kā tiek uztverts vējš.
Lielākās vēja turbīnas katra var saražot elektroenerģijas daudzumu, ar kuru pietiktu 600 privātmājām. Vēja parkos šādu turbīnu ir desmitiem un dažreiz pat simtiem. Tās ir novietotas sevišķi vējainās vietās, kā, piemēram, līdzenumos vai kalnu korēs, kur vējam ir iespēja ieskrieties. Taču par neliela vēja turbīna privātmājas pagalmā var nest labumu – ar vienu šādu turbīnu pietiks, lai to apgādātu ar elektrību.
Tiesa, daži cilvēki ir pārliecināti, ka vēja turbīnas ir neglītas un rada nepatīkamu troksni. Lēnām rotējošie asmeņi dažreiz arī nogalina putnus un sikspārņus, taču ne tuvu tik daudz kā automašīnas, augstsprieguma līnijas un daudzstāvu ēkas. Turklāt vējš ir mainīgs: ja tas nepūš, tad propelleri negriežas, līdz ar to vēja ģeneratoru ietekme nav pastāvīga.

Kad turbīna ir uzcelta, ekspluatācijas izmaksas ir gandrīz nulle
Vējš ir tīrs atjaunojamais dabas resurss, kura izmantošana nerada ne gaisa, ne ūdens piesārņojumu. Ņemot vērā, ka vējš ir bezmaksas, ekspluatācijas izmaksas, kad vēja turbīna ir uzcelta, ir gandrīz nulle. Masveida ražošana un tehnoloģiju attīstība padara turbīnas arvien lētākas, turklāt daudzās valstīs, lai stimulētu vēja enerģijas attīstību, ir pieejami arī nodokļu atvieglojumi. Vēja enerģija ir perspektīva enerģija. 

Tās apjomi visā pasaulē nepārtraukti pieaug
Tomēr vēja enerģētikas nozare strauji attīstās. Pasaules mērogā no 2000. līdz 2006. gadam iegūtās vēja enerģijas apjoms ir pieaudzis vairāk nekā četras reizes. Pagājušā gada beigās pasaulē iegūtā vēja enerģijas jauda bija vairāk nekā 70 000 megavati. Ar vienu megavatu var apgādāt aptuveni 250 privātmājas. Vislielākā kopējā vēja ģeneratoru jauda ir Vācijā, kam seko Spānija, ASV, Indija un Dānija. Strauja attīstība notiek arī Francijā un Ķīnā. Nozares eksperti prognozē: ja šo tempu pieaugums turpināsies, 2050. gadā viena trešdaļa no pasaules elektroenerģijas tiks iegūta no vēja.

 

Vēja enerģijas tehnoloģija

Vēja enerģija: pamatceļvedis
Visa atjaunojamā enerģija pie mums nāk no saules. No šī saules starojuma tikai nepilni 2% pārvēršas vēja enerģijā, taču pat šis nelielais daudzums ir daudzkārt lielāks par enerģiju, kuru visi pasaules augi pārstrādā biomasā.

Ģeneratori un pārvadi
Ģenerators vēja turbīnā pārvērš rotora ražoto mehānisko enerģiju tādā elektriskā strāvā, kuru iespējams pieslēgt tīklam. Enerģiju līdz ģeneratoram aizvada pārvadi. Parasti tie satur zobratus. Zobrati ļauj palielināt ātrumu un samazināt vērpes momentu.

Izmaksas un ekonomika
Mūsdienīgas komerciālās vēja turbīnas spēj saražot elektrību diapazonā no dažiem kilovatiem līdz 2500 kilovatiem. Turbīnu cena pat pie vienādas nomināljaudas var atšķirties - to ietekmē rotora diametrs un attiecīgi arī laukums, ko šķeļ spārni, gan arī torņa augstums.

Pieslēgums elektriskajam tīklam
Viens no ekonomiskajiem faktoriem, kas ierobežo Eiropas vēja resursu izmantošanu, ir vājie patērētājiem paredzētie elektriskie tīkli tajos apvidos, kuri ir visizdevīgākie vēja turbīnu uzstādīšanai. Galvenā problēma ir saistīta ar to, ka sadales sistēmas ir izveidotas, lai sadalītu jaudu patērētājiem, nevis lai to savāktu un ievadītu elektroapgādes tīklā.

Jauns vēja izaicinājums: prognozējama jauda
Vēja enerģijas ieplūšana Eiropas elektrotīklos ir sasniegusi vērā ņemamu līmeni. Vairāki Vācijas elektroapgādes uzņēmumi prognozē, ka nākotnē vēja elektrības īpatsvars varētu sasniegt 30%. Tomēr vēja enerģijai ir arī ēnas puse - vēja ģeneratoru nenovēršamā darbība ar pārtraukumiem ir uzspiedusi visai vēja enerģētikas nozarei zīmogu "neuzticama". Tas nozīmē, ka ir jādomā arī par rezerves jaudām, ko iedarbināt laikā, kad ārā valda bezvējš un vēja turbīnas nestrādā.

 

Biežāk uzdotie jautājumi par vēja enerģiju

1. Vai vēja enerģija ir dārga?

Vēja enerģija šobrīd ir kļuvusi par lētāko enerģiju starp alternatīvajiem enerģijas avotiem. Vējturbīnu ekonomiskais izdevīgums ir ļoti atkarīgs no vēja stipruma vietā, kur ir uzstādīta vēja turbīna, kā arī no turbīnu skaita. Mūsdienās no vēja turbīnas iegūta 1 kW vērtība Eiropā ir aptuveni tāda pati kā no jaunas elektrostacijas ar ogļu dedzināšanu (0,04 USD/kW). Vairāki pētījumu rezultāti ļauj prognozēt, ka vēja enerģijas pašizmaksas turpinās samazināties.

2. Vai vējturbīnas ir trokšņainas?

Vēja turbīnas strādā klusi. Lielas, modernas vēja turbīnas ir ļoti klusas. 200 metru attālumā koku un krūmu lapu čaboņa parasti pilnībā slāpē rotora skaņas.

3. Vai vēja enerģija ir nekaitīga?

Vēja enerģijas ieguve nerada nekādu kaitīgu ietekmi uz apkārtējo vidi. Nelaimes gadījumi, ja tādi gadās vēja turbīnu ekspluatācijas gaitā, parasti rodas tikai celtniecības vai to apkalpošanas laikā. Ekspluatācija ir droša.

4. Vai vēja enerģiju var izmantot valstīs ar attīstības ekonomiku?

Vēja enerģija ir ideāla tehnoloģija valstīs ar attīstības ekonomiku. Kaut gan vēja turbīnu ražošana ir kļuvusi par augsto tehnoloģiju industriju, vēja turbīnas var viegli ieviest valstīs ar attīstības ekonomiku un apkalpot tās. Vēja turbīnu ražotāji nodrošina turbīnas apkalpojošā personāla mācības. Vēja turbīnu uzstādīšana nodrošina darba vietas attiecīgajā reģionā, turklāt ražotāji smagākās turbīnu detaļas (piemēram, turbīnas torņus) bieži vien ražo vietējos uzņēmumos, jo tas var būt lētāk nekā to transportēšana no citām valstīm.

5. Vai vēja turbīnas tiešam taupa resursus?

Elektrības ražošanai vējturbīnas izmanto tikai vēja kustības enerģiju. Tas nozīmē, ka modernas 1000 kW vēja turbīnas ietaupa līdz pat 2000 t CO2 izmešu, ko, lai saražotu tādu pašu elektrības daudzumu, ir spiesti radīt citi elektrības ražošanas veidi (piemēram, elektrostacijas ar ogļu dedzināšanu). 20 gadu laikā, kas ir normāls turbīnas ekspluatācijas ilgums, vēja turbīnas spēj saražot līdz pat 8 reizes vairāk enerģijas, nekā tā tika iztērēta turbīnas celšanai, apsaimniekošanai un demontāžai. Citiem vārdiem sakot, lai atmaksātos turbīnas celšanai un apsaimniekošanai izmantotā enerģija, ir nepieciešami vidējēji 2 – 3 gadi.

6. Kāds ir vēja enerģijas tirgus?

Vēja enerģija ir strauji augošs tirgus - kopš 1993. gada tas ik gadu ir audzis par 40%, un arī nākamajos gados tā pieaugums tiek prognozēts ne zemāk par 20%. Mūsdienās pasaulē ir vairāk nekā 40 vēja turbīnu ražotāju. Apmēram pusi no vēja turbīnām ražo Dānija. Attīstītās valstīs vēja enerģija ir populāra, jo tā nerada kaitīgus izmešus, savukārt valstīs ar attīstības ekonomiku tās izvēlas tāpēc, ka vēja turbīnas var salīdzinoši ātri uzstādīt un to darbināšanai nav nepieciešama degviela. Vēja turbīnu industrija ir vairāk nekā 6 miljardu USD liela, un, ņemot vērā pieaugošās prasības pret vides aizsardzību, tā strauji aug.

7. Vai vēja resursi ir pietiekamā daudzumā?

Vēja resursu ir ļoti daudz. Vējš nekad nebeigsies. Vēja resursu daudzums virs sekliem ūdeņiem jūrās pie Eiropas teorētiski varētu vairākkārtīgi apmierināt visu Eiropas elektroenerģijas pieprasījumu.

8. Kā ir mainījusies vēja turbīnu jauda?

Iegūtā vēja enerģija mēdz atšķirties. Laika gaitā vēja turbīnas ir augušas gan izmērā, gan saražotās enerģijas ziņā. Tipiskai Dānijā 1980. gadā ražotai vēja turbīnai bija 26 kW ģenerators un rotors ar diametru 10.5 metri. Mūsdienīgas vēja turbīnas rotora diametrs ir 54 metri, un tā strādā ar 1000 kW ģeneratoru. Tā saražo no 2 līdz 3 miljoniem kilovatstundu gadā. Šis daudzums ir vienāds ar 500 līdz 800 Eiropas mājsaimniecību gada elektrības patēriņu. Jaunākā vēja turbīnu paaudze strādā ar 1,000-2,500 kW ģeneratoru un ar rotoru, kura diametrs ir 50-80 metri.

9. Vai vēja enerģija ir progresīva tehnoloģija?

Vēja enerģija ir progresīva tehnoloģija. Tehnikas progress aerodinamikā, celtniecības dinamikā un mikrometeoroloģijā ir sekmējis līdz 5% enerģijas ieguvuma pieaugumu gadā uz vēja turbīnas rotora laukuma kvadrātmetru. Jaunajās vēja turbīnās aizvien vairāk tiek ieviestas jaunās tehnoloģijas.

Pēdējo 5 gadu laikā Dānijas vēja turbīnu svars ir samazinājies, pēdējo 3 gadu laikā skaņas līmenis ir krities, un turbīnas gada enerģijas izlaide pēdējo 15 gadu laikā ir palielinājusies līdz 100 reizēm.

10. Vai vēja ģeneratoru ekspluatācija ir sarežģīta?

Vēja turbīnas ir uzticamas. Vēja turbīnas ražo elektrību tikai tad, kad pūš vējš, līdz ar to saražotās enerģijas daudzums mainās ar katru vēja brāzmu. Lai šie mainīgie spēki, kas vēja turbīnas darba dzīves laikā - kas ir aptuveni 120 000 darba stundas - uz to pastāvīgi iedarbojas, nevarētu ievērojami ietekmēt tās darbības intensitāti un nolietojumu, turbīnas ir jāuzstāda pēc precīziem ražošanas standartiem.

Augstas kvalitātes, modernu vēja turbīnu darbgatavības koeficients ir vairāk nekā 98%, kas nozīmē, ka turbīnas caurmērā ir gatavas ekspluatācijai un gatavas darboties 98% no visām stundām gadā. Šis pieejamības faktora rādītājs apsteidz jebkuru citu elektrības ražošanas tehnoloģiju. Mūsdienīgām vēja turbīnām nepieciešamas apkopes pārbaudes tikai ik pēc sešiem darba mēnešiem.

11. Cik lieli zemes resursi nepieciešami vēja turbīnām?

Vēja enerģijas iegūšanā tiek izmantots minimāls zemes resursu daudzums. Vēja turbīnas un to pieejas ceļi aizņem mazāk par vienu procentu tipiska vēja parka teritorijas. Pārējie 99 procenti no zemes var tikt izmantoti lauksaimniecībai, lopkopībai vai kam citam.

12. Kā vēja turbīnas iekļaujas dabas ainavā?

Vēja enerģija respektē dabas ainavu vērtības. Lai vēja turbīnas būtu efektīvas, tās ir jāuzstāda vējainā, klajā apgabalā, līdz ar to tās ir arī labi redzamas. Taču pirms vēja turbīnu uzstādīšanas parasti tiek pielāgota to krāsa un dizains, lai tās pēc iespējas labāk iekļautos dabas ainavā. Tiesa, stingras vadlīnijas šajā ziņā nav noteiktas, tāpēc daudz kas ir atkarīgs ne tikai no turbīnu uzstādītājiem, bet arī no ainavas un attiecīgās vietas arhitektūras tradīcijām. Tāpat kā citas cilvēka veidotas celtnes, arī veiksmīgi veidotas vēja turbīnas un vēja parki var dot interesantus risinājumus un papildināt ainavas ar jaunām arhitektūras vērtībām.

13. Vai vēja parki ietekmē ekoloģiju?

Vēja parki ekoloģiju ietekmē minimāli. Vēja turbīnu ražotāji un vēja parku ierīkotāji ir uzkrājuši pieredzi, kas tiem ļauj līdz minimumam samazināt celtniecības darbu ietekmi uz ekoloģiju jūtīgās dabas ainavu vietās, kā purvājos, kalnos un jūras piekrastes zonās. Apkārtējās dabas ainavas atjaunošana pēc vēja parku uzcelšanas ir kļuvusi par ierastu praksi vēja parku būvētāju darbā. Pēc vēja parka darba dzīves beigām vēja turbīnas var tikt izmantotas atkārtoti vai novāktas pilnībā. Vēja turbīnu metāllūžņu vērtība var pilnībā segt visus izdevumus, kas būtu nepieciešami, lai tās bijušo atrašanās vietu atgrieztu iepriekšējā izskatā, kāds tas bija pirms turbīnas uzstādīšanas.

14. Vai vēja turbīnas ietekmē dzīvo dabu?

Vēja turbīnas mierīgi pastāv līdzās dzīvajai dabai. Meža zvēri un liellopi zem vēja turbīnām ganās, kā līdz šim, savukārt aitas aiz turbīnām meklē aizvēju. Kaut arī putni pastāvīgi triecas cilvēka veidotās celtnēs, kā elektrības vadi, masti vai ēkas, ar vēja turbīnām šādas sadrusmes notiek ļoti reti. Jaunākie Dānijas pētījumi apliecina, ka virszemes elektriskās līnijas, kas vada elektrību no vēja parkiem, daudz vairāk ietekmē putnu mirstību nekā paši vēja parki. Tāpat arī Nīderlandes, Dānijas un ASV pētījumi liecina, ka kopējā vēja parku ietekme, salīdzinājumā ar ceļu satiksmes ietekmi uz putniem, ir niecīga.

15. Vai vēja turbīnām ir nepieciešams precīzs izvietojums?

Vēja turbīnām ir nepieciešams precīzs izvietojums. Saražotais enerģijas daudzums ir proporcionāls vēja ātrumam, kāpinātam kubā. Tātad divreiz stiprāks vēja ātrums ražos astoņas reizes vairāk elektroenerģijas. Tādēļ ražotāji un vēja parku izstrādātāji pieliek lielas pūles, lai vēja turbīnas novietotu pēc iespējas vējainākās vietās. Reljefa nelīdzenumi, tāpat kā celtņu, koku un pat krūmu atrašanās ietekmē attiecīgās vietas vēja ātrumu. Ļoti nelīdzens reljefs, vai tuvumā esošas augstas barjeras var radīt turbulences un brāzmainību, kas var samazināt saražotās enerģijas daudzumu un veicināt turbīnu bojāšanos un ātrāku nolietošanos. Aprēķināt vienas turbīnas gadā saražoto enerģijas daudzumu ir visai grūts uzdevums. Tam nepieciešamas detalizētas apkārtnes kartes (dominējošos vēja virzienos līdz pat 3 kilometriem plašas), kā arī precīzi meteoroloģiskie vēja mērījumi vismaz gada garumā. Vēja projekta ekonomiskā veiksme tāpat ir atkarīga arī no ražotāju un uzstādītāju pieredzes.

16. Vai vēja turbīnas var celt zemes vidienes apgabalos?

Vēja turbīnas var būt izdevīgas arī zemes vidienes apgabalos. Lai arī vēja apstākļi jūras piekrastēs šķiet ideāli vēja projektiem, ir iespējams atrast arī ļoti ekonomiski izdevīgas vēja turbīnu izvietošanas vietas arī zemes vidienes apgabalos. Kad vējš šķērso kalnu vai pūš caur kalnu starpām, gaiss saspiežas un vēja ātrums ievērojami pieaug. Noapaļoti kalnu gali ar plašu skatu valdošo vēju virzienā ir ideāla vieta vēja turbīnu uzstādīšanai. Arī augsti vēja torņi ir veids, kā paaugstināt vēja turbīnu enerģijas ieguvi, jo, pieaugot augstumam pret zemes līmeni, vēja ātrums ievērojami pastiprinās. Vāja vēja apgabalos ražotāji piedāvā izmantot īpašas vēja turbīnu versijas ar lieliem rotoriem. Šādas iekārtas sēj sasniegt ļoti augstus elektrības ražošanas rādītājus pie relatīvi zemiem vēja ātrumiem.

17. Kādas ir vēja enerģijas izmantošanas iespējas?

Vēja enerģija ir mērāma tehnoloģija. Vēja enerģija var tikt izmantota dažādi – no mazu bateriju uzlādētājiem līdz rūpniecības mēroga 1,5 megavatu turbīnām, kas spētu apgādāt ar elektrību tūkstoš mājsaimniecību.

18. Vai vēja enerģija ir populāra?

Vēja enerģija ir populāra. Aptaujas daudzās Eiropas valstīs, kā Dānija, Vācija, Nīderlande un Apvienotā Karaliste, norāda uz to, ka vairāk par 60 procentiem aptaujāto pret vēja enerģiju izturas pozitīvi. Cilvēki, kas dzīvo tuvu vēja turbīnām pret šo elektrības iegūšanas veidu parasti izturas pat vēl labvēlīgāk – 80 procenti atbalsta vēja enerģiju. Parasti vēja turbīnas ir labs veids, kā piesaistīt tūristu uzmanību, un lielu vēja parku izstrādātāji parasti parkā ierīko arī apmeklētāju centrus.

 

Vairāk informācijas: www.vejaenergija.lv un www.capitals.lv

Atbalsta: