Honlap Energia, anyag és információ Szélenergia
Szélenergia
Cikk tartalomjegyzék
Szélenergia
A szélenergia jelentősége
Szélerő hasznosítás kezdetei
Szélkerék
Összes oldal

 

Elmélete

A szél a légkör termikus egyensúlyának megbomlásából eredő légmozgás. A Földet érő napsugárzás hatására helyenként eltérően melegszik fel a felszín. A felmelegedés hatására a légtömegek eltérően melegednek fel, így a légsűrűségben és légnyomásban is különbségek keletkeznek. E különbségek hatására a légkörben áramlás alakul ki, míg a nyomás és sűrűség viszonyok ki nem egyenlítődnek. Minél nagyobb az egyes légtömegek hőmérséklet különbsége, annál hevesebb szelek alakulnak ki.

 

                 

 

Vannak olyan földrajzi helyek, ahol a szél gyakorlatilag folyamatosan fúj. Az ilyen területeken a nyomáskülönbségek nem egyenlítődnek ki, mivel a szomszédos helyek talajának hőelnyelő képessége erőteljesen eltér. A szélenergia hasznosításának szempontjából ezek a leg ideálisabb területek.

 

 

A mozgó légtömegek energiája munkavégzésre fogható. A szél energiája a sebességéhez képest, annak harmadik hatványával arányos, így nem közvetlenül a kinetikus energiával összefüggő. Ez az oka a szélerőgépeknél jellemző szélérzékenységnek.

A szélenergia máik jellegzetessége, hogy ritka esetektől eltekintve az iránya is változik. A szélenergia hasznosításánál ez szintén figyelembe kell venni.

 


 

Jelentősége

A szélenergia jelentősége sok vitát váltott ki az utóbbi időkben. A szélenergia az energiamennyiség nagyságában a napsugárzás után áll a sorban. Ennek ellenére a jelentőségét csökkenti, hogy mozgási energiaként leginkább a szélkerekekkel elérhető magasságban tudjuk hasznosítani. Az így hasznosítható energia viszont így is olyan hatalmas, hogy komoly tényezőt képviselhet az energiaellátásban. A szélenergia átalakításának eszközei gazdaságossági szempontból ideálisak, olcsóbb, higiénikusabb, környezetkímélőbb sok más megoldással összehasonlítva. Ezen okoknál fogva a szélenergiának megfelelő méltó helyen kell szerepelnie az energiatermelés más módjai között.

 

 


  

Szélerő hasznosítás kezdetei

A szél erejét ősidők óta tapasztalhatjuk. Fákat csavar ki tövestül, erdőket tarol le, homokhegyeket hord el, a vizeken hatalmas hullámokat kelt. A szél energiáját a legrégibb időkben csak a hajók hajtására használták fel, vitorlába fogva. Amikor kialakult a szélmalom gondolata a vitorlás hajóról vették a mintát. Vitorlákat feszítettek ki a szélkerék küllőire. Szélmalmok romjait a kutatók az Irán-Afgán közelében fedeztek fel egy expedíció során. A felfedezés helyén uralkodó szélviszonyok ideális körülményeket teremtettek a szélenergia hasznosításnak. Az állandó irányú szél lehetővé tette, hogy a több sorban elhelyezett szélkerekek egymás zavarása nélkül dolgozhassanak. Ezek a szélkerekek függőleges tengelyűek voltak, vitorlákkal ellátott küllőkkel. A szélkereket egyik irányból árnyékolták, így tudott forogni és erőt kifejteni.

 

Hasonló megoldásokról szóló leírások és vonalas vázlat származnak egy ókori arab tudós, Diszmasghi (i.e. 1271)  -tól.

 

Mindezekből arra is következtethetünk, hogy a szélerőgépek legősibb típusai függőleges tengelyűek voltak. A függőleges tengelyű elrendezés további oka az egyszerűbb szerkezetű megvalósítási módja is lehetett. A középkorban használt szélkerekek vitorláit csak a felső szegélyük mentén erősítették a lapátokra, ami által a szél a vitorlákat csak az egyik oldalon feszítette a tartórácsra és az alsó részen lebeghetett. Ebben az esetben elhagyható volt az árnyékoló fal. Bármely irányú szél esetén működőképes volt, szabadon forgott a házak tetejére elhelyezve.

 

A szélkerék továbbfejlesztett termékére Kisázsiában és a görög szigeteken találhatunk, még ma is működő példákat.

Ezek már vízszintes tengelyű szárnylapátos megoldások voltak. A kör alakú malmokon a háromszög alakú vitorlák küllőkre voltak erősítve. A szélirányba állítást a felépítményen áthelyezhető tengely áthelyezésével változtatták. A hosszú ideig egy irányból fújó szél esetén volt alkalmas a működtetésre.

A Németalföldön fejlődött ki egy típus, amelynek kúp alakú teteje a szélkerékkel együtt volt elforgatható. Ez a típus „hollandi” néven vált ismertté. Németországban egy másik hasonló megoldás terjedt el az un. Bock-malom, amelynek az egész torony alakú teste szélkerékkel együtt volt forgatható.

 

             

 

A fennmaradt és még ma is üzemelő berendezések szerkezeti megoldásai azt sugallják, hogy a vízszintes tengelyű megoldás jobban bevált.

Ennek egyértelmű oka ott keresendő, hogy a vízszintes tengelyű szélkerék tízszer nagyobb teljesítmény leadására képes, mint a lapátméretben vele megegyező függőleges tengelyű változat.

 

       

 

 


 

Szélkerék

A szélből a levegő mozgásában rejlő energiát a széláramba állított szélkerék termeli ki. Egy jó szélkeréktől megköveteljük, hogy a szél energiájának minél nagyobb részét termelje ki. Más szóval minél jobb hatásfokkal dolgozzék.

 

                                         

 

A szélkerékre a λ gyorsjárási tényező a jellemző, ami a fordulatszám és az átmérő szorzatával arányos. A gyorsjárási tényező szoros összefüggésben van a szélkerék hatásfokával. Egy szélkerék akkor jár a legjobb hatásfokkal, ha a rajta áthaladó szél sebességét egy meghatározott mértékben csökkenti. Amennyiben ennél nagyobb sebességgel távozik a szél, úgy túl sok kihasználatlan energiát visz magával, ha pedig kisebbel, akkor a szélkeréken a kívánatosnál kevesebb levegő halad át.

 

Vízszintes szárnylapátos szélkerék estén a vízszintes tengely végén sugárirányban álló lapátok vannak elhelyezve, így a szél a szélkerék tengelyével párhuzamosan fúj.

 

        

 

Ennek a típusnak nagy előnye, hogy aránylag kevés szerkezeti anyagot tartalmazó, mégis nagy teret bejáró szárnylapátjaival terjedelmes széltérből termel energiát. Ezeket a szélkerekeket viszont állandóan a széllel szembe kell állítani, és olyan berendezéssel kell ellátni, amely mindezt automatikusan végzi.

 

 

 

Utoljára frissítve 2008 május 04., vasárnap 16:19
 
Hunwind-r.hu, Powered by Joomla! and designed by SiteGround web hosting