Szélfarm Neuenkirchenben(Németország).

A szélenergia megújuló energiafajta, amelynek termelése környezetvédelmi és költségelőnyei miatt rohamos ütemben nő a világban, főleg Európában.

2006-ban a szélerőt felhasználó generátorok 74 223 megawatt energiát termeltek világszerte, mely még mindig kevesebb, mint a világ áramfelhasználásának 1%-a. A szélerőművek azonban a Harvard Egyetem kutatóinak számítása szerint 1,3 millió terawattóra áramot is tudnának termelni, ami bőségesen elláthatná a világ lakosságát, mivel a világ áramfogyasztása 2006-ban csak 15666 terawattóra volt: a megadott potenciál mindössze 1,2 százaléka.[1]

A szélenergia kitermelésének modern formája a szélturbina lapátjainak forgási energiáját alakítja át elektromos árammá. Ennél sokkal öregebb technológia a szélmalom, amelyben a szélenergia csak mechanikus szerkezetet működtetett és fizikai munkát végzett, mint a gabonaőrlés, vagy a vízpumpálás.

A szélturbinákat ma már ipari méretekben, nagy csoportokban is felhasználják szélfarmjaikon a nagy áramtermelők, de nem ritkák a kis egyedi turbinákat működtető telepek sem, amelyeknek különösen olyan környezetben veszik nagy hasznát, amelyek távol vannak a nagyfeszültségű elektromos hálózattól, ezért költséges lenne a felhasználás helyéig kiépíteni a vezetékeket.

Története

A szél mozgási energiáját évezredek óta használják például a vitorla segítségével, de az építészetben is hasonlóan régóta alkalmazzák különböző szellőzőrendszerek működtetésére. Az első, szél által hajtott gép, Herón szélkereke az 1. századból.[2][3]

A szél energiáját használták a középkorból ismert szélmalmok is, melyek a 9. században jelentek meg a mai Iránterületén, bár egyes elméletek szerint már a 7. században is használatban voltak.[4] A Közel-Keleten és Közép-Ázsiában ettől kezdve egyre inkább elterjedtek eme szerkezetek, India és Kína is átvette használatukat, míg 1180 körül már Északnyugat-Európában is számos helyen alkalmazták, elsősorban gabona őrlésére,[5] de a földek lecsapolására is, hogy azok mezőgazdasági művelésre vagy építkezésre alkalmassá válljanak. Az amerikai kontinensre az európai telepesek vitték el a technológiát.[6]

A szél energiáját elektromosság termelésére a 19. század végén kezdték használni, és az 1920-as években az Egyesült Államok vidéki területein egyre több helyen alkalmaztak hasonló technológiákat, ám ezek az áramhálózat terjedésével elavulttá váltak, így a szélenergia csak a 20. század végén jutott nagyobb szerephez. A 21. század elején a technológiai fejlődésnek köszönhetően a szélenergia ára rohamosan csökken és jelenleg ez az egyik leggyorsabban bővülő energiaforrás, évi 20% körüli kapacitásbővüléssel.[7][8] Massoud Hassani Afganisztánban 2012-ben egy játék alapján kifejlesztett egy szél hajtotta eszközt, amely aktivizálja a taposóaknákat.[9]

Gazdaságosság

Az utóbbi években jelentősen csökkent a szélenergia előállításának ára, de még nem olcsóbb, mint a más módokon előállított áram ára (25 Ft/kWh, az átlag 14.16 Ft/kWh-val szemben).[10] 2005-ben a szélenergia előállítása egyötödébe került az 1990-es évek vége költségeinek, és ez a trend a gazdaságos nagy turbinák tömegtermelésével várhatóan folytatódik. A szélenergia termelése gyorsan nő, 2012-ig becslések szerint az előző szint két és félszeresét érheti el.[11]Mindenesetre a szélenergia néhány helyen már ma is fontos szerepet játszik az áramtermelésben, az Egyesült Államok-béli Iowa állam áramának 14, a német tartomány Schleswig-Holstein áramának 40, Dánia áramának 20 %-a származik csak szélenergiából.[12]

A szél energiája

A Nap Földet elérő energiájának 1-3%-a alakul szélenergiává. Ez 50-100-szor nagyobb mennyiség, mint amennyit a Föld teljes növényvilága konvertál a fotoszintézisen keresztül. E szélenergia jórésze nagy magasságokban található, ahol a szél folyamatos sebessége meghaladhatja a 160 kilométer per órát. A súrlódáson keresztül a szélenergia szétoszlik a Föld atmoszférájában és felszínén.

A szél abból keletkezik, hogy a Földet forgása következtében egyenetlenül éri a Nap hője. A pólusok kevesebb energiát kapnak, mint az egyenlítői régiók, a szárazföld gyorsabban melegszik fel és hűl le, mint a tengerek. A hőmérsékleti különbségek a földfelszíntől a sztratoszféráig terjedő rétegekben globális légáramlási rendszert tartanak mozgásban.

A szelek mozgását egy sor egyéb tényező is komplikálja, mint az évszakok vagy a nappal és éjszaka váltakozása, aCoriolis-erő, a föld és a víz fényvisszaverő képességének, a nedvességtartalomnak és a szélsúrlódásnak az egyenetlenségei.

Európa és Magyarország

Bővebben: Magyarországi szélerőművek listája

A víz felett gyakran erősen és folyamatosan fúj a szél, mivel nem ütközik akadályokba. A Koppenhága közelében lévő szélfarmnak ezek a nagy, lassan mozgó turbinái az enyhe, de állandó szelekből merítenek erőt

Szélfarm, 11x7,5 MW-os szélturbina, Estinnes, Belgium

Szélfarm, 11x7,5 MW-os szélturbina, Estinnes, Belgium

Szélerőmű 2007. április 8-án készült a fotó Csehországban. A horizont felett jól látható a barna színű, sűrűsödő légszennyeződés, ami máshol keletkezik

Szélfarm (Muppandal, Tamilnadu, India)

Európa beépített szélenergia teljesítményét 2008-ban Németország vezette: 23 903 megawatt volt az elméleti maximum teljesítmény (ha minden szélerőmű működne teljes kapacitáson jele MWp vagy kWp) , Dániában 21,3%-át, az EU-27 átlagában pedig az összes áramfelhasználás 3,8 százalékát a szél fedezte.[13] Európában a másodikSpanyolország 16 740 megawatt beépítített teljesítménnyel. A kontinensen mindenki más jelentősen le van maradva ezen a téren a két listavezető mögött. Olaszország 3736 MW;Franciaország 3404 MW; Nagy-Britannia 3241 MW; Dánia 3180 MW; Portugália 2862 MW;Svédország 1021 MW; Ausztria 995 MW .

Általában elmondható, hogy a volt keleti blokk tagjai ezen a téren jelentős elmaradásban vannak, de dinamikus növekedés várható. Szlovéniában a 2008-as év végéig egyáltalán nem tartanak számon országos hálózatra termelő szélerőművet. Romániában 10 megawatt, Szlovákiában 3 MW, Svájcban 12 MW, Horvátországban 18 MW, Litvániában pedig 55,5 megawatt, Magyarországon 127 megawatt kapacitást tartottak számon. A régió országai közül azonban Lengyelország 472 MW, Törökország 422 MW, Bulgária 158 MW, Csehország 150 MW beépített teljesítményével mind megelőzi Magyarországot.[14]

Európa legtöbb országában és az Európai Unióban a megújuló energiafajták, köztük főképp a szélenergia hasznosítását kiemelt feladatnak tekintik.

Magyarországon a következő másfél évre a nagy áramszolgáltató vállalatok 1687 megawatt új kapacitás létesítését szeretnék, a legtöbbet azÉDÁSZ, a folyamatot azonban szabályozási viták nehezítik.[15][16] Általában az ország adottságait nem tekintik nagyon jónak ehhez az iparághoz, mivel az átlagos szélsebességek viszonylag alacsonyak.

Az országban szélerőmű működik például Kulcson,[17] Újrónafőn,[18] Vépenés Szápáron.[19]

Szélenergetika a világon

A szélturbinák sorozatgyártása 1979-ben, Dániában kezdődött. Az első gyárak, a Kuriant,a Vestas, a Nordtank és a Bonus megalapozták a modern szélenergia-ipart. Ezek a korai turbinák sokkal kisebb teljesítményűek voltak (20-30 kW), mint a mostaniak. Dánia energiaszükséglete közel egyharmadát szélerőművekkel fedezi, ami a legmagasabb arány világszerte. Élen jár a szélturbinák gyártásban és használatban egyaránt, és arra törekednek, hogy ezt az arányt 50%-ra növeljék.

Manapság már több országban gyártanak szélturbinákat, és több ezer turbina üzemel világszerte. Jelenleg az összteljesítményük 318 GW, ami 35 GW-al magasabb az előző évinél.[20] 013-ban a legnagyobb szélenergia-kapacitással Kína, az Amerikai Egyesült Államok, Németország, Spanyolország és India rendelkezett (lásd a táblázatot).[20]

A bővülés mértékét jelzi, hogy az Egyesült Államokban 2005 óta telepített új áramtermelő kapacitás 35 %-a származik szélenergiából, ami meghaladja a szén és földgáz alapú új erőművek teljesítményét. 2000 és 2006 között megnégyszereződött az így termelt villamosenergia mennyisége. A szélerőművek 81%-a az Amerikai Egyesült Államokban és Európában van, de az új telepítések megoszlása az első öt ország között 2004-ben 71%, 2006-ban 62% volt. Az azóta eltelt időszak során Kína is jelentős beruházásokat eszközölt, mára már az ázsiai ország rendelkezik a legnagyobb névleges kapacitással.[21]

Az USA szélenergia termelése 2006 február és 2007 február között 31,8%-kal növekedett. A szélerőművekben előállított 1 MW villamos energia, 250 átlagos amerikai háztartás ellátásához elegendő. Az Amerikai Szélenergia Egyesület (American Wind Energy Association) szerint 2008-ban az USA teljes energiaszükségletének 1%-át (kb. 4,5 millió háztartás) szélenergiából fedezi, ami 1999-ben még alig 0,1% volt. Az Amerikai Energia Hivatal (U.S. Department of Energy) tanulmánya szerint három állam, vagy a tengerre telepített (offshore) szélfarmok elegendő szélenergiát termelhetnének az egész ország számára. Texas állam Kaliforniát megelőzve, a legnagyobb termelővé lépett elő. 2007-ben 2 GW-tal akarták emelni jelenlegi kb. 4,5 GW-os teljesítményüket.

India negyedik a legnagyobb szélenergia-kapacitással rendelkező országok között 6270 MW-os termelésével, 2006-ban. A világ össz energiatermelésének 3%-át India állítja elő. 2006 novemberében Delhiben tartották a Nemzetközi Szélenergia Konferenciát (The World Wind Energy Conference), ami új lökést adott az indiai szélenergia-ipar fejlődésének. A Muppandal melletti szélfarm egy nagyon szegény falut lát el energiával. Az indiai Suzlon Energy a világ legnagyobb szélturbina gyártója.

30 m Darrieus szélerőmű aMagdalen-szigeteken

H-Darrieus-turbina

Windstar 530G