Teorie
Větrné elektrárny jsou zařízení, ve kterých je kinetická energie proudícího vzduchu přeměňována na energii elektrickou.
Konstrukce větrné elektrárny je koncipována tak, aby při rychlosti okolo 15 m/s (54 km/h) bylo možné dosáhnout maximální energetické účinnosti. Konstrukce s maximální produkcí při vyšší rychlosti větru se nevyplácí, důvodem je nízký výskyt větrů s vysokou rychlostí proudení. V okamžiku silného větru, dochází k regulaci, popřípadě k odstavení větrné elektrárny, aby nedošlo k jejímu poškození.
Větrná elektrárna.
Zdroj: Techmania Science Center. Under Creative Commons.
Alternativní koncepcí využití větrné energie jsou létající (nebo vznášející se) větrné elektrárny. Jedná se o široké spektrum technologií, které mají za cíl využít vzdušné proudění ve velkých výškách řádově stovek metrů až jednotek kilometrů nad zemským povrchem. K dosažení větších výšek lze používat létajících padáků nebo vznášejících se objektů, které jsou ukotveny k zemi. Příkladem může být projekt firmy Altaeros Energies s názvem BAT (Buoyant Airborne Turbine).
Větrná elektrárna BAT.
Zdroj: www.altaerosenergies.com.
Princip regulace u malých větrných elektráren je založen na použití regulačního kormidla. Při dosažení určité rychlosti větru dochází vlivem proudění vzduchu k natáčení rotoru. V případě mezní rychlosti větru dojde k úplnému natočení rotoru, to znamená, že osa rotoru je kolmá ke směru větru.
Z řady důvodů je ekonomicky výhodné stavět větrné elektrárny ve skupinách, které se nazývají větrné farmy. Větrné elektrárny se ovšem navzájem negativně ovlivňují. Každá větrná elektrárna snižuje průměrnou rychlost větru a zvyšuje turbulenci proudění ve svém závětří, což má obojí negativní dopad na další větrné elektrárny v jejím zákrytu. Je nutné dodržovat minimální rozestup.
Ekonomika větrných elektráren je dána třemi základními faktory, kterými jsou náklady na výrobu elektrické energie, cena, za kterou je vykoupena jednotka vyrobené elektrické energie a množství vyrobené elektrické energie
Obecně platí, že elektrárny využívající systém regulace STALL jsou technicky jednodušší, než větrné elektrárny s regulací PITCH. Při regulace STALL je větrná elektrárna konstruována s listy pevně spojenými s rotorem. Regulace je docíleno tím, že konec lopatky má proměnný tvar. Systém regulace STALL se používá u elektráren s výkonem do 1 MW. Při regulaci PITCH probíhá natáčení lopatek podle vstupního signálu o výkonu generátoru. V okamžiku, kdy výkon přesáhne bezpečnou hranici, elektrický signál spustí hydraulický systém natáčení lopatek rotoru.
