Az egyik legfontosabb energiatermelő eszköz a szélerőmű, amely a szélturbinák segítségével elektromos áramot generál. A szélenergia felhasználása kedvező mind számunkra, mind a természet számára. Cikkünkben bemutatjuk, hogyan működnek a szélerőművek, melyek a szélenergia előnyvei és hátrányai.
A szél a bolygó légkörét érő napsugárzás hatására alakul ki, amely egyenlőtlen arányban éri el a felszínt. Mivel más erősségű a napsugárzás az egyes helyeken, elkerülhetetlen, hogy az erős napsugárzással bíró légrétegek melegebbek lesznek, míg a körülöttük lévő légközeg jóval hűvösebb.
A termodinamikából tudhatjuk, hogy a meleg levegő felfelé száll, míg a hideg lefelé. Ezért a meleg rétegek helyére a hűvös levegő áramlik be: ezt nevezzük szélnek.
Hogy mi pontosan a szélenergia fogalma? Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma az alábbi meghatározást használja:
A szélturbinák összegyűjtik és átalakítják a szél által termelt kinetikus energiát elektromos árammá, az energiatermelés érdekében. A szélenergia valójában a napból származik. A nap légkörének egyenlőtlen felmelegedése, a föld egyenlőtlen felszínei (hegyek és völgyek), valamint a bolygó Nap körüli forgása együtt szelet generál. Mivel a szél bőséges kínálattal rendelkezik, fenntartható erőforrás mindaddig, amíg napsugarak melegítik a bolygót.
Tehát a szélenergia nem más, mint a levegő mozgási energiája, amelyet a szélturbinák segítségével elektromos árammá tudunk konvertálni.
Az emberiség sok ezer éve hasznosítja a szél energiáját különböző formában, ide sorolható a vitorlás hajóval történő közlekedés, a szélmalmokkal történő őrlés, sőt a primitív szellőztető rendszerek is. Bár a szélenergia története több ezer évre nyúlik vissza, az első írásos emlékünk a szél által hajtott gépről csupán 1800 éves. Héron görög matematikus és mérnök a római korban, az időszámításunk utáni 2. században alkotta meg az első szélgépet.
Történészek szerint már a 7. században használtak szélmalmokat Irán területén a gabonafélék őrléséhez. A berendezések segítségével drasztikusan csökkenthető volt a lisztkészítéshez szükséges emberi munka mennyisége, így a szélben rejlő energia kiaknázásával növelhető volt a munka hatékonysága.
Később a 19. században, az Egyesült Amerikai Államokban aktívan hasznosították a szélenergiát elektromos áram termeléshez kezdetleges turbinák segítségével. Ez a technológia idővel elavulttá és a modern áramhálózattal inkompatibilissé vált. Majd a technológiai fejlődésnek köszönhetően a 20. század végétől ismét komoly szerepet kapott a szélenergia – jól mutatja ezt, hogy a hidroenergia után a második legtöbb energiatermelést nyújtó forrás globálisan.
A szélenergia hasznosítása olyan mérnöki kihívás, amelyet igazán hatékonyan elsőként 1931-ben sikerült szovjet tudósoknak teljesíteni. Bár sokat fejlődött azóta a szélturbinák működése, az alapelv továbbra is azonos.
Íme a szélerőmű működése lépésről-lépésre:
Szélturbinák sok szempont alapján kategorizálhatóak, a leggyakrabban elhelyezésük alapján különböztetik meg őket.
A szélenergia fontos szerepet játszik a zöldebb, fenntarthatóbb energiaforrásokra történő átállásban. 2023-ban 117 GW energiatermelésre képes szélerőművet telepítettek globálisan, amely 50 százalékos növekedés az előző évhez képest. Következzenek a szélerőmű előnyei!
Mivel a Nap mindig süt, a szél sosem fogy el. Tehát az sosem okoz gondot az emberiség számára, hogy nem fúj többé a szél – problémát csak az jelenthet, ha túl naggyá válik az elektromos áram iránti igény, és ezt a szélerőművek nem képesek kiszolgálni.
Szerencsére erre is van megoldás, hiszen a többi megújuló, illetve hagyományos energiaforrással kiegészülve a szélenergia képes hatékonyan energiát termelni.
A szélenergiának nincs káros égésterméke, mint például a szénnek. Ez azt jelenti, hogy a szén-dioxid kibocsátása még a leginkább környezetbarát fosszilis tüzelőanyaghoz, a földgázhoz képest is teljesen más szint. Míg a nem-megújuló energiaforrásokhoz köthető az emberi szén-dioxid kibocsátás 87 százaléka, addig a megújuló energiaforrások egyáltalán nem bocsátanak ki szén-dioxidot.
Rugalmas alatt azt értjük, hogy a szélerőművek felépítése viszonylag egyszerű, és szinte bárhova telepíthetők, ahol effektív lehet a szélenergia hasznosítása. Miután egy szélturbina megépül, az üzemeltetése és annak költségei alacsonyak, tehát jóval nagyobb hasznot termelnek, mint amennyi erőforrást felhasználnak.
Mind az offshore, mind az onshore szélenergia előállítási költsége folyamatos csökkenést mutatott az évtizedek során. A költségcsökkentés egyéb okok mellett, a technológiai fejlődés miatti hatékonyság növekedéssel magyarázható. Szakértői becslések szerint további csökkenés várható, amely a szélerőmű beruházások jövőbeni megtérülését tovább javítja.
A szélenergia előnyei kapcsán muszáj megemlítenünk az Európai Bizottság Közös Kutatóközpontjának nemrég publikált kutatását, mely szerint a jelenlegi szabályok szerinti minimális távolságokkal számolva, Magyarország akár 284,2 GW szélenergia-termelésre is képes lehet, ami több mint 13-szorosa jelenlegi villamosenergia-szükségletének. Ezzel az adottsággal hazánk a 8-9. helyen áll az EU-tagállamok között, és potenciálja megközelíti Németországét. A szélerőművek fejlesztése hozzájárulhat egy tisztább és fenntarthatóbb jövőhöz.
A szélenergia előnyei nem csupán a környezetnek kedveznek. Mi sem bizonyítja ezt jobban, mint az Európai Bizottság jelentésében olvasható előrejelzés, mely szerint akár 600 ezer új munkahelyet hozhat létre a szélenergia szektor.
“A szélenergia ágazat szintén jelentős mértékben hozzájárul az EU gazdaságához, elősegítve a növekedést és hosszú távon fenntartható munkahelyeket teremtve. A Wind Europe 2023-as versenyképességi jelentése szerint a szélenergia ipar 2022-ben körülbelül 300 000 munkahelyet biztosított az EU-ban. A REPowerEU célkitűzései alapján ez a szám 2030-ra várhatóan 936 000-re növekszik.”
Bár tagadhatatlan, hogy a zöld energiaforrásoké a jövő, nem szabad megfeledkeznünk a lehetséges korlátokról sem. Következzenek a szélenergia hátrányai!
Míg a fosszilis energiaforrásokat teljes mértékben mi kontrolláljuk, addig a megújuló energiaforrások tőlünk függetlenül működnek. Ez azt jelenti, hogy a napelemekhez hasonlóan a szélerőművek ook is csak akkor tudnak nagy hatékonysággal működni, amikor kedvezőek a körülmények, tehát szeles az időjárás.
A túl erős szél sem jó. Ilyenkor ugyanis – hasonlóan a szélmentes napokhoz – kevés elektromos áramot generálnak, sőt akár kár is keletkezhet bennük.
Vannak bizonyos földrajzi adottságok, amelyek kedveznek a szélnek, ilyenek például a dombvidékek vagy a tengerpart menti területek. Ezeken a helyeken sokat fúj a szél, nem túl gyengén, de nem is túl erősen – ezért a szélerőművek működése optimális.
Bár a szélerőművek alatti területek mezőgazdasági hasznosítása megengedett és kivitelezhető, sokakat zavarhat, ha a természetes tájat beépítik szélerőművekkel. Éppen ezért, a telepítés során nem elég, hogy a szél szempontjából is optimális helyet találjanak – célszerű emberek által ritkán lakott területen elhelyezni őket, hogy senkit se zavarjon a látványuk.
Magyarország a lista végén áll a megújuló áramtermelés terén. Ez körülbelül a 27. helyet jelenti az Európai Unióban, mijnd a 45. helyet a világon.
Jobb a helyzet, ha csak a szélerőműveket vizsgáljuk a megújuló erőforrások közül, hiszen ebben Magyarország a 21. helyen áll az EU-ban; a szélerőművek összkapacitása 329 MW-ot tesz ki. A Magyar Szélenergia Ipari Társaság kimutatása szerint az alábbi szélerőművek találhatók országunkban.
A legnagyobb összteljesítményű szélerőművek Magyarországon:
A felsorolt szélerőműveket 2000 és 2010 között helyezték üzembe, míg 2010 és 2019 között Magyarországon nem adtak át új szélerőművet. Ennek is tulajdonítható a lemaradás más EU-tagállamokkal szemben.
A szélenergiát sok ezer éve hasznosítja az emberiség. Míg korábban leginkább a közlekedésben és élelmiszer feldolgozásban aknázták ki a szélben rejlő lehetőséget, ma már elektromos áramtermelésre is tudjuk használni.
Igen, a szélturbina működése minimális ökológiai terheléssel jár, így fontos szerepet játszhat az energiaelőállítással járó karbonkibocsátás csökkentésében.
A szélerőmű felépítése három részre bontható:
Szélenergia otthon? Bár elsőre meglepően hangzik, jelenleg kereskedelmi forgalomban elérhető több innovatív rotor nélküli, kisméretű szélerőmű, amely akár magán lakásokra is telepíthető. Bár a kezdetleges technológiai még nem terjedt el széles körben, a kezdeti eredmények ígéretesek.
A szélenergia előnyei közé tartozik, hogy megújuló és tiszta energiaforrás, nem bocsát ki üvegházhatású gázokat, és a szélturbinák éjjel-nappal képesek energiát termelni. Hátrányai közé sorolható, hogy a szél erőssége változó, ezért az energiatermelés nem mindig kiszámítható, valamint a szélturbinák negatívan befolyásolhatják a tájképet és zajt is okozhatnak.
A szélerőművek villamos energiát termelnek a szél kinetikus energiájának átalakításával. A turbinák lapátjai forgásba jönnek a szél hatására, ez a mozgási energia generátorok segítségével elektromos árammá alakul. A szélenergia felhasználásának különböző módjait részletesen bemutatjuk korábbi cikkünkben.
A Nemzetközi Energia Ügynökség jelentése szerint a szélenergia Magyarországon kevesebb mint 0,1%-t tette ki az energia mixnek 2023-ban.
A jelentés külön említést tesz arról, hogy hazánk szélenergia termelési lehetőségei jelenleg nem kiaknázottak, így jelentős fejlődési potenciál áll előttünk. Ahogy az alábbi ábra is mutatja, 2015-től kismértékű, azonban folyamatos növekedés észlelhető az szélenergiát is tartalmazó alternatív forrásokban.
A szélenergia a világ egyik leggyakrabban használt megújuló energiaforrása, megelőzve a biomassza-, geotermikus- és napenergiát.
A szél felhasználásának rengeteg előnye van, de akadnak hátrányai is. A szélerőművek alkalmazása visszaszorulóban van a napenergiához képest, mert kevésbé használható a kis háztartások ellátásában.
A szélenergia hasznosítása villamos energiaként történik a szélkerékhez kapcsolt generátorok segítségével.
Az Európai Unióban a szélenergiából származó áramfelhasználás 36%-ot tesz ki, szemben például a vízenergia 33,3%-ával vagy a napenergia 12,2%-ával. Az, hogy ezek a számok Magyarországon hogyan alakulnak és mekkora az összfogyasztás – ebből a cikkből derül ki.
