Energija vetra je najbrž tista, ki se jo je človek naučil izkoriščati že zelo zgodaj in je najbrž med prvimi viri, s katerimi si je poleg domačih živali pomagal pri delu. Človek je znal najprej uporabljati jadra, kasneje pa je to načelo uporabil tudi na prvih mehanskih napravah, ki jih je gnal veter, pri vodnih črpalkah in mlinih. Že okrog 5000 let pred našim štetjem so ljudje potovali po reki Nil s čolni, ki jih je poganjal veter, 200 let pred našim štetjem pa so na Kitajskem na primer že znali črpati vodo s preprostimi mlini na veter. Znano je tudi, da so Kitajci že pred več kot 1500 leti imeli velike jadrnice, s katerimi so lahko pluli celo do Afrike. Vikingi so prav tako uporabljali dolge ladje z jadri, s katerimi so pluli iz Evrope v Anglijo, na Škotsko, v Wales in na Irsko. Prav tako je zelo verjetno, da so s pomočjo jader, torej z energijo vetra dosegli celo obale Severne Amerike.
Prva znana in omenjena z vetrom gnana naprava izvira iz Perzije in Bližnjega vzhoda in sicer nekje iz šestega stoletja našega štetja. To je bil preprost mlin za mletje zrnja z vertikalno postavljeno osjo in vetrnico s tkanimi slamnatimi jadri. Mlini na veter so se na Bližnjem vzhodu na splošno veliko uporabljali za proizvodnjo hrane, idejo o izkoriščanju energije vetra pa so v Evropo v 11. stoletju prinesli trgovci in križarji. Od takrat se ta energija veliko uporablja v deželah, kjer je veliko vetra, oziroma tam, kjer je veter stalen. Nizozemska je že ena izmed takšnih območij, za katero so značilni mlini na veter, prav tako Španija, kjer se je z njimi spopadal nesmrtni literarni junak Don Kihot. Od takrat velja njegov »boj z mlini na veter« za prispodobo brezupnega, vnaprej izgubljenega boja z neprimerljivo močnejšim nasprotnikom.
Veter je zrak v gibanju, zrak, ki se premika. Nastane zato, ker sonce zemeljsko površino segreva neenakomerno. Površina Zemlje je sestavljena iz različnih območij kopnega in vodnih površin, ki sončno sevanje absorbirajo neenakomerno. Ko podnevi sije sonce, se zračne mase nad kopnim segrevajo veliko hitreje kot zrak nad vodo. Topel zrak nad zemljo se širi in dviga, na njegovo mesto pa doteka hladnejši zrak, ki se nahaja nad vodo, s čimer nastajajo lokalni vetrovi. Ponoči se veter obrne, saj se zrak hitreje ohlaja nad kopnim kot nad vodo. Prej omenjeni Nizozemska in Španija ležita ob Atlantskem oceanu in je zato ta pojav še posebno izrazit, enako pa velja za vsa »obalna« območja oceanov in enake pojave najdemo tudi v Franciji ter seveda na večjih »otokih«, kamor lahko štejemo Veliko Britanijo. Vetrovi so tu stalni, seveda menjajo smeri, vendar se zaradi vpliva akumulirane temperature v ogromni masi oceana zračne mase neprestano gibljejo.
Če želimo koristno uporabiti kinetično energijo zraka v obliki vetra, moramo najprej raziskati, koliko vetra imamo na nekem območju na razpolago in kakšna je njegova smer.
Zračne turbine
Zračne turbine ali vetrnice delimo najprej glede na osnovno načelo, po katerem jih veter poganja, na vzgonski in uporovni tip. Vzgonski tip ima obliko krakov vetrnice (turbine), ki so podobni letalskim krilom. Turbine, ki delujejo z zračnim uporom, se skušajo s čim večjo površino upirati vetru, pri čemer nastane razlika sil, zaradi česar se turbina začne vrteti.
Učinkovitost lopatic vetrnih turbin je odvisna od upora, vzgona in navora, ki ga povzročajo pri neki določeni hitrosti vetra. Ti dejavniki pri načrtovanju zračne turbine odločilno vplivajo na velikost in izbrano obliko lopatic ter njihovo število.
Zračni upor je sila, ki deluje proti vrteči se lopatici turbine in zato upočasnjuje njeno hitrost. Zračni upor je vedno pomemben, kadar se nek objekt hitro premika skozi nek medij, na primer skozi zrak ali vodo. Letala, rakete, dirkalni avtomobili, podmornice in kot bomo videli tudi lopatice vetrne turbine so zasnovani tako, da v gibanju ustvarjajo čim manj upora. Tretji Newtonov zakon pravi, da za vsako akcijo obstaja enaka in nasprotna reakcija. V primeru lopatic vetrnih turbin akcija premikanja zraka v obliki vetra, ki potiska proti lopatici povzroči njeno reakcijo rezilo, saj se od nje odbije ali jo potiska. Če lopatica nima naklona, bo sila preprosto obrnjena nazaj (proti smeri, s katere piha veter). Ker pa so lopatice vetrnih turbin nameščene pod nekim kotom, se tudi veter od njih odbije pod nekim nasprotnim kotom, premik lopatice pa nastane v nasprotni smeri tega odboja (slika 4).
Obnovljivi viri za začetnike (8) – Veter
AX elektronika d.o.o.
2014_SE220_45
