Co je větrná turbína?

Větrná turbína je velké rotační zařízení, které přeměňuje energii větru na mechanickou energii. Tato mechanická energie může být potom použita pro jednoduché mechanické úkoly, jako je otáčení velkých kol pro broušení zrna, v tomto případě se větrná turbína označuje jako větrný mlýn. Může být také použit jako zdroj elektrické energie, buď pro blízkou aplikaci, nebo poté, co byl přenesen vysokonapěťovými vedeními na ústřední spínací stanici, v tomto případě je označován jako větrný generátor.

Větrná turbína se používá po staletí ve formě větrného mlýna. Mnoho částí světa stále používá turbíny značně k mletí obilí a čerpání vody. Větrné mlýny umožňují lidem bez přístupu k elektrickým čerpadlům dostat vodu z hloubky pod hladinu podzemní vody, což pomáhá zajistit přístup k čisté vodě a chránit před nemocemi přenášenými vodou.

V posledních letech se větrná turbína jako elektrický generátor začala používat jako významný zdroj výroby energie na celém světě. V globálním přechodu od energie z fosilních paliv k udržitelnějším formám energie se větrná energie stala důležitým hráčem. Je relativně cenově dostupný, lze jej použít v mnoha různých regionech světa a může být docela efektivní. Přestože existují obavy týkající se životního prostředí u větrných generátorů, jsou obecně menší a více než 120 gigawattů (GW) elektřiny je vyráběno po celém světě pomocí větrné energie.

Samotné turbíny lze rozdělit do dvou různých skupin: větrné turbíny s vodorovnou osou (HAWT) a větrné turbíny s vertikální osou (VAWT). Většina lidí, kteří jsou zvyklí na turbíny, jsou HAWT na základě známého návrhu větrného mlýna. Moderní HAWT jsou obecně třílisté, na vrcholu obrovské věže, aby je přivedly do výšky, kde je střih větru mnohem vyšší.

Většinu HAWT ovládají počítače tak, aby se automaticky proměnily ve vítr, aby co nejlépe využily všech přítomných větrů. HAWT nevyžadují žádné zpětné sledování, protože jejich lopatky se vždy pohybují kolmo k větru. Výsledkem je, že celou dobu, po kterou rotují, vyrábějí elektřinu, na rozdíl od VAWT. Avšak přeprava HAWT je neuvěřitelně nákladná, protože jsou obrovské, a je běžné, že 20% celkových nákladů bude vynaloženo pouze na dopravu. Navíc díky jejich výšce mohou být esteticky nepříjemné a instalace je obtížný, nákladný a časově náročný proces.

Vertikální osa větrná turbína (VAWT) na druhé straně má hřídel rotátoru, která se lepí přímo do vzduchu, s fóliemi, které zachycují vítr a otáčí celý hřídel. Nejběžnějším typem je Darrieusova větrná turbína, která vypadá zhruba jako velký šlehač. VAWT vyžadují mnohem menší výšku a jsou mnohem levnější pro přepravu a instalaci a jsou schopny vyrábět elektřinu s mnohem pomalejší rychlostí větru než HAWT. Jejich celková účinnost je však zhruba 50% účinnosti HAWT, a protože jsou nižší k zemi, mají tendenci zažít mnohem nižší rychlosti větru.

Kromě dvou hlavních typů větrných turbín, které tvoří velkou většinu turbín na světě, existuje také řada nestandardních konstrukcí. Jedná se obvykle o varianty HAWT nebo VAWT, jako je aerogenerátor nebo duální rotorová turbína. Byly také navrženy a v některých případech experimentovány i cizí varianty, jako je magnetická levitační větrná turbína a vzdušná větrná turbína. Většina alternativních návrhů však dosud neviděla široké komerční přijetí.