A szélerőművek működése és környezeti hatásaik

A szélenergia a legolcsóbb megújuló energiaforrás, amely jelentős mennyiségű üvegházhatású gáz kibocsátásától kíméli meg a légkört. Háztartási és ipari alkalmazása is létezik az áramtermelésre, és a leggyorsabban növekvő ütemű forrása az elektromos energiának. Hogyan működik és milyen környezeti hatásai vannak?

A szél a levegő áramlása a magas nyomású területek felöl az alacsonyabb nyomású helyek felé. A nyomáskülönbséget a légtömegek eltérő mértékű felmelegedése okozza.

A szél erejét az emberek már régóta használják (szélmalmok, vitorlások). A szél munkavégző képességét a sebessége határozza meg, amit többek között anemométerrel mérnek. A szélsebesség időben folyamatosan változik. A szélerősségek besorolására egységes sebességtartományokat állítottak fel, melyeket úgynevezett Beaufort-fokokkal azonosítanak. A szélenergia gyakorlati hasznosításakor a szél helyi jellemzőiből indulnak ki. A szélsebesség mindenhol függ a magasságtól, értéke és évi gyakorisága helyileg eltérő. 

A szélturbinák működése

A korszerű szélturbinákat általában három lapáttal építik. Az adott teljesítmény-tartományban jellemzően a lapáthossz 13-52 m, a toronymagasság 30-124 m között változik. A tornyot acélból és betonból készítik. A szélkerék átmérőjének növelésekor csökkentik a fordulatszámot. A lapátokat üvegszál erősítésű speciális műanyagból készítik, s védőréteggel védik a napsugárzástól.

A szélerőművek rotorjaira igen szélsőséges terhelések hathatnak a lágy szellőtől a viharos orkánig. Attól függõen, hogy milyen üzemviszonyok között kell működniük, a formák, méretek és működési elvek széles skálája alakult ki a néhány kilowattos kis kerekektõl a több MW teljesítményűig.

A  szélturbinák jellemzően 2-4 m/s szélsebességnél kezdik meg működésüket. Névleges villamos-teljesítményüket 12-16 m/s szélsebességen érik el, e fölött teljesítményük gyakorlatilag már nem nő a szélsebességgel. Biztonsági okokból a szélkerekeket 25 m/s viharos szélsebességnél leállítják. A lapátok állásszögét és fordulatszámát a széliránynak és sebességnek megfelelően számítógép vezérli úgy, hogy a teljesítmény-tényező mindig optimális legyen. A lassú és változó fordulatú szélkerékhez megfelelő generátort illesztenek.

Szélerőművek létesítésekor megfelelő helyen általában több szélkereket telepítenek, így nagyszámú szélkerékből álló szélerőműfarmot létrehozva, mivel a potenciális szélenergiát nem lehet egyetlen szélkerék méreteinek növelésével kiaknázni. 

Szélerőművek környezeti hatásai

A szélerőművek kifejezetten megújuló energiát hasznosítanak, alapvető előnyük, hogy nem bocsátanak ki káros anyagokat a környezetbe. A hagyományos fosszilis energiahordozókkal összevetve megállapítható, hogy alkalmazásával lényeges szén-dioxid-, kén-dioxid- és nitrogén-oxid-kibocsátást kerülhetünk el, amelyek a globális felmelegedéshez, a savas esőhöz és a levegőszennyezéshez járulnának hozzá. A szélenergia hasznosításának környezetvédelmi jelentősége, előnye vitathatatlan. A lakosság egyetlen tagja sem sérül a szélenergia létesítményektől és gyakorlatilag nulla kockázata van a szélturbinák okozta nagy katasztrófa baleseteknek.

Korábban feltételezték, hogy a szélkerekek veszélyesek lehetnek a madárvilágra. Tapasztalatok szerint a kis fordulatszámú kerekek csak jelentéktelen mértékben veszélyeztetik a madarakat, vagy egyáltalán nem. A ragadozó madarak gyakran használják a gépházakat megfigyelőhelyként. Kis fordulatszámú szélturbinákat telepítenek jellemzően a kontinenseken, míg nagy fordulatszámúakat a tengereken, tengerpartokon.

A szélkerekek mechanikai és aerodinamikai eredetű zajokat keltenek. Szóba jönnek zajcsökkentő megoldások, de a zajvédelem leginkább a szélerőművek telepítési helyének megválasztásával, lakott területektől megfelelő távolság biztosításával érhető el. Bár a szélerőművek kétségkívül nem zajtalanok, a technika vívmányainak köszönhetõen ez a zaj ma már a régi modellekéhez képest elhanyagolható, leginkább már csak a szélkerekek suhogását hallani. Egyes esetekben halkabb, mint a szél által keltett hang.

További szempont lehet a környezetbe illeszkedés, a látkép, ami döntően szubjektív. Függ a helytől és a szélkerekek számától.

Ajánlott könyvek: Büki Gergely: Erőművek, Műegyetemi Kiadó Budapest, 2004.; Uwe Hallenga: A szélenergia hasznosítása, Cser Kiadó, 2009.