ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΤΟ ΚΕΛΥΦΟΣ ΤΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ

Η ενέργεια που προέρχεται από τους ανέμους έχει πολύ μεγάλη ισχύ. Από την αρχαιότητα, ήδη, οι άνθρωποι την εκμεταλλεύονται για διάφορους λόγους. Η δύναμή της οφείλεται στις διακυμάνσεις των ατμοσφαιρικών πιέσεων εξαιτίας της θερμότητας του αέρα από την ηλιακή ακτινοβολία. Η ενέργεια που έχει τη δυνατότητα να παράξει μια ανεμογεννήτρια εξαρτάται σε πολύ μεγάλο βαθμό από την ταχύτητα του ανέμου. Για το λόγο αυτό μικρές διαφορές στην ταχύτητα των ανέμων επηρεάζουν σημαντικά την παραγόμενη ενέργεια. Εμπόδια, όπως, δένδρα και κτίρια μπορούν να μεταβάλλουν σημαντικά τη ροή του αέρα και συνεπώς την απόδοση μιας ανεμογεννήτριας. Στα κτίρια μπορούν να εγκατασταθούν αιολικά συστήματα μικρού μεγέθους, δηλαδή ανεμογεννήτριες με μικρή διάμετρο περιστροφής, οι οποίες, όμως, παράγουν και σχετικά μειωμένα ποσά ενέργειας [εικόνα 1]. Ανεμογεννήτριες με μεγαλύτερη διάμετρο περιστροφής παράγουν κατά κανόνα περισσότερη ενέργεια.

Για παράδειγμα:
- ανεμογεννήτρια απόδοσης 1 kW έχει διάμετρο περίπου 1,75 μέτρα
- ανεμογεννήτρια απόδοσης 2,5 kW έχει διάμετρο περίπου 3,5 μέτρα
- ανεμογεννήτρια απόδοσης 6 kW έχει διάμετρο περιστροφής περίπου 5,5 μέτρα
- ανεμογεννήτρια απόδοσης 25 kW έχει διάμετρο περιστροφής περίπου 10 μέτρα
- ανεμογεννήτρια απόδοσης 200 kW έχει διάμετρο περιστροφής περίπου 30 μέτρα

[Εικόνα 1] Ανεμογεννήτρια ονομαστικής ισχύος 400 Watt ενσωματωμένη στο κέλυφος της κατασκευής

Στα μικρά αιολικά συστήματα, ενέργεια παράγεται εξαιτίας της γεννήτριας που τίθεται σε λειτουργία από την περιστροφή των ελίκων, όντας μια σημαντική διαφορά σε σχέση με τα μεγαλύτερα συστήματα. Παράλληλα, τα εμπορικά συστήματα διαθέτουν, συνήθως, και κιβώτιο ταχυτήτων, το οποίο συντελεί στην παραγωγή θορύβου. Αυτού του είδους οι ανεμογεννήτριες παράγουν συνεχές ρεύμα 12 ή 24 Volt. Το ρεύμα μπορεί να χρησιμοποιείται απευθείας ή να αποθηκεύεται σε μπαταρίες για να αξιοποιηθεί κάποια άλλη χρονική στιγμή. Επιπλέον, μπορεί να μετατραπεί από συνεχές σε εναλλασσόμενο με τη βοήθεια ενός μετατροπέα [inverter]. Σε γενικές γραμμές μπορεί να ειπωθεί ότι η διαχείριση του ηλεκτρικού ρεύματος που παράγεται είναι παρόμοια με ενός συστήματος φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών [εικόνα 2]. Τέλος, πρέπει να λαμβάνεται υπόψην ότι η ενέργεια που έχει τη δυνατότητα να παράξει μία ανεμογεννήτρια διαφέρει κατά πολύ από την ονομαστική ισχύς της. Αυτό συμβαίνει, διότι τις περισσότερες φορές για τη διευκόλυνση της κατηγοριοποίησης, της αξιολόγησης και της σύγκρισης των ανεμογεννητριών η απόδοσή τους υπολογίζεται με βάση μιας εργαστηριακής αιολικής ταχύτητας που είναι 12 μέτρα/δευτερόλεπτο, δηλαδή 43,2 χιλιόμετρα/ώρα. Η συγκεκριμένη ταχύτητα, όμως, είναι αρκετά μεγάλη και είναι πρακτικά δύσκολο να αποτελεί τη μέση ετήσια ταχύτητα ανέμων μιας περιοχής. Συνεπώς, γίνεται κατανοητό ότι μπορεί μια ανεμογεννήτρια ονομαστικής ισχύος 2 kW να παράγει περίπου διπλάσια ενέργεια συγκριτικά με μία ανεμογεννήτρια ονομαστικής ισχύος 1 kW, ωστόσο, καμία από τις δύο δεν θα προσεγγίσει τις συγκεκριμένες ποσότητες ενέργειας στην πραγματικότητα.

Παρόλα αυτά, η εγκατάσταση ανεμογεννητριών στις κατάλληλες τοποθεσίας αποτελεί ένα αρκετά αποδοτικό και σχετικά οικονομικό τρόπο παραγωγής ενέργειας ανανεώσιμης μορφής. Πιο συγκεκριμένα το κόστος παραγωγής μίας κιλοβατώρας ηλεκτρικού ρεύματος από ανεμογεννήτρια είναι 60-80% χαμηλότερο σε σχέση με μία κιλοβατώρα που παράγεται από ένα σύστημα φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών. Η χρονική περίοδος για την οικονομική απόσβεση μιας εγκατάστασης ανεμογεννητριών είναι ως 20 χρόνια, εξαρτώμενη σε σημαντικό βαθμό από το μέγεθος του συστήματος αλλά και από τις περιβαλλοντικές συνθήκες της εκάστοτε περιοχής. Συνήθως, ισχύει ότι όσο μεγαλύτερο είναι το εγκατεστημένο σύστημα, τόσο μικρότερη είναι και η χρονική περίοδος απόσβεσής του [εικόνα 3]. Επομένως, συστήματα κλίμακας οικισμού των 300+ kW, αποσβένουν, συνήθως, το κόστος εγκατάστασής τους σε 5-6 χρόνια ή και λιγότερο, ενώ μικρότερα συστήματα των 2-6 kW, θα πρέπει να το αποσβένουν το πολύ σε 15 χρόνια για να μπορούν να θεωρηθούν αποδοτικά.


[Εικόνα 2] Ανεμογεννήτρια οριζόντιου άξονα περιστροφής τοποθετημένη σε εξωτερικό χώρο της κατοικίας

[Εικόνα 3] Το κτίριο Strata SE1 στο Λονδίνο αποτελεί το πρώτο κτίριο παγκοσμίως στο οποίο εγκαταστάθηκαν ανεμογεννήτριες μεγάλου μεγέθους στο κέλυφός του

Εκτός από την κάλυψη των κτιριακών ενεργειακών αναγκών, οι ανεμογεννήτριες έχουν τη δυνατότητα να αποσβέσουν και την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που εμπεριέχουν σε σχετικά μικρό χρονικό διάστημα. Οι ανεμογεννήτριες είναι προϊόντα κατασκευασμένα από υλικά με υψηλή εμπεριεχόμενη ενέργεια και εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, όπως το ατσάλι. Παρόλα αυτά, εξισορροπούν αυτές τις ποσότητες εξαιτίας της ενέργειας ανανεώσιμης μορφής που παράγουν σε περίπου 9-12 χρόνια. Η χρήση ανεμογεννητριών στο κέλυφος των κτιρίων θα πρέπει να συνδυάζεται με συγκεκριμένους τρόπους εγκατάστασής τους, που συμβάλλουν τόσο στη μεγιστοποίηση της απόδοσής τους, όσο και στην ασφαλή λειτουργία τους [εικόνα 4]. Η ονομαστική ισχύς των συστημάτων που προορίζονται για κτίρια κυμαίνεται μεταξύ 400 W και 1,5 kW και πρέπει να τοποθετούνται σε δομικά ασφαλείς όψεις τους ή στην οροφή με σταθερή βάση για να περιορίζονται όσο το δυνατόν οι πιθανές δονήσεις τους. Ωστόσο, στην πράξη, η απόδοσή τους μπορεί να είναι μέχρι και 50% μικρότερη στο αστικό περιβάλλον. Αυτό συμβαίνει διότι, τα περιβάλλοντα κτίρια επηρεάζουν σημαντικά τη ροή του αέρα αλλά και την ταχύτητά του, η οποία μπορεί να μειώνεται μέχρι και 25%. Σε μια τέτοια περίπτωση, η εγκατάσταση ανεμογεννητριών παύει νε είναι πιο συμφέρουσα οικονομικά σε σχέση με την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συλλεκτών, έχοντας περίπου αντίστοιχο κόστος για την παραγωγή κάθε κιλοβατώρας ηλεκτρικού ρεύματος.

[Εικόνα 4] Το κτίριο του Παγκόσμιου Κέντρου Εμπορίου στην πρωτεύουσα του Μπαχρέιν, Manama. Έχει ύψος 240 μέτρα και ανάμεσα στους δύο πύργους, όπου αναπτύσσεται, έχουν εγκατασταθεί ανεμογεννήτριες για την παραγωγή ενέργειας. Η τοποθέτηση των πύργων σε ‘V’ διάταξη μεταξύ τους συμβάλλει στην αύξηση της ταχύτητας των ανέμων

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου