Alkalmazások

Vízemelés szélerőgéppel

A szélkerekeket vízemelésre, nagyobb mennyiségű víz felszínre hozatalára az 1800-as évek elejétől kezdték alkalmazni Észak-Amerikában a prérin gazdálkodók. Kialakult a ma is sokhelyütt látható megoldás, a sűrű lapátozású rotorral szerelt szélerőgép. Az 1900-as évek elején több tízezer forgott belőlük az Újvilágban, s népszerűvé váltak a távoli brit gyarmatokon is. Magyarországon nincs nagy hagyománya, mert a középkor óta gémeskutat használtak a pusztai itatásra. Az 1980-as évektől hazánkban is gyártják.

A szél által megforgatott, 15-20 körcikkből álló, úgynevezett amerikai rendszerű kerék mozgását excentrikus hajtóművel alternáló fel-le mozgássá alakítják, amellyel kis emelési magasság esetén dugattyús- vagy membrános vízpumpát, nagyobb mélység esetén golyós talpszelepes vízemelőt működtetnek. Vannak csavar-, centrifugál- vagy csigaszivattyús megoldások is. Elsősorban állatok itatására, kertészetek öntözésére, kommunális vízellátásra és belvízmentesítésre használják.

Az egyszerűbb, gumimembrános kivitelű berendezések mintegy 20 liter/perc kapacitással emelik a vizet már kisebb szélsebesség mellett is. Itt a vízmennyiség nem szabályozható, a feleslegesen kiemelt víz túlfolyik, visszaszivárog a talajba (nagyobb rendszereknél nem forgatják feleslegesen a vizet).

Az alkalmazás lényegéből adódik, hogy nem annyira a magas hatásfok, hanem sokkal inkább a minél folyamatosabb üzem a lényeg, azaz, hogy az év minél több napján szivattyúzzon vizet a berendezés. Ehhez az úgynevezett alacsony járatú kerekeket alkalmazzák, amely azt jelenti, hogy gyorsjárási tényezője 4 alatt van.

A hazánkban is gyártott szélerőgépek fontos tulajdonsága, hogy alacsonyabb szélsebességi tartományban, 1,8-14 m/s üzemelnek. Kiépítéstől függően akár 6-12 m3 vizet is képesek óránként a puffertartályba felszivattyúzni. Százas nagyságrendű a hazai alkalmazások száma, zömmel kertészetekben és állattartásnál alkalmazzák. A mai szélerőgépek mechanikus fordulatszám stabilizátorokkal, illetve viharvédelemmel is fel vannak szerelve. Egyik lehetséges viharvédelmi megoldás, hogy a nagy szél hatására a rotor síkját egy segédlapáttal a szél irányába fordítják.

A szél útjába áll: szélerőmű

A korszerű építőipari technológiák alkalmazásával ma már rutinfeladat a nagy szeleknek ellenálló, sok száz méteres tornyok építése. A szélerőműveket pontosan a szél útjába álló akadályként építik, a dinamikus szélnyomás több száz tonnát is kitehet. Nehézség, hogy az egyébként 50-120 méteres magas tornyokat nem lehet lehorgonyozni, hiszen a horgonyozás akadályozna a rotor forgását.

Különös figyelmet kell fordítani alapozásra: kialakítását a talajmechanikai vizsgálatok eredményei alapján határozzák meg. Esetenként több száz, 15-20 méteres betoncölöpöt mélyítenek a földbe, amelyeket egy sokrétegű, kör alakú vasbeton felépítménnyel koronáznak meg. Az oszlopot így nem csak a vasbeton súlya, hanem a cölöpök által közrefogott további több száz tonna föld is rögzíti. Ez foglalja magában azt az acélkeretet, amelyen az acéltornyot több száz csavarral rögzítik.

Szélerőmű

Egy másik megoldás alkalmazásakor hatalmas, kör alakú betontányért alakítanak ki 4-5 m mélyen, majd visszatöltik a földet, így a körlapra terített föld súlya horgonyozza le az oszlopot.

A torony előre gyártott, hajlított acéllapokból hegesztett csőszerkezet, esetenként több szakaszból összecsavarozva. Az oszlop átmérője 3-6 méter, tipikus lemezvastagsága 30-60 mm. Külföldön létezik beton, illetve acélrácsos tartóoszlop is.

Az építkezés kétségtelenül leglátványosabb pillanatai közé tartozik a torony elemeinek feldaruzása, illetve a gondola és rotor felemelése. Ez a műveletsor tipikusan két napot vesz igénybe.

A gondola szerepe, hogy bármilyen irányú szél esetén, vízszintesen tartsa a rotor tengelyt – akárcsak a hollandi típusú szélmalmoknál –, tartalmazza a sebességváltó áttételt (amennyiben nem direkt hajtásról van szó), illetve a generátort. A széliránykövetés automatikus.

A teljesítményelektronikai berendezések, a hálózatra csatlakoztatás eszközei a szélerőművek fontos elemei, segítségükkel a változó forgássebességű generátor által termelt villamos energiát az állandó frekvenciájú hálózatba táplálják be. A teljesítményelektronikai szekrény(ek) részben a gondolában, részben a torony aljában foglal(nak) helyet. Az erőművek egymástól a generátorok típusában (szinkron/aszinkron), fordulatszámában (áttételes vagy áttétel nélküli generátor meghajtás) és az alkalmazott teljesítményelektronikai megoldásban jelentősen különbözhetnek (például egyen- majd váltóirányítás; változó frekvenciájú gerjesztés stb.).

Az erőművekhez tartozik az a kompakt transzformátor állomás, amelyen keresztül az alapvetően kisfeszültségű generátor a középfeszültségű hálózathoz csatlakozhat. Nagyobb szélerőműparkok esetén több torony is csatlakozhat egy transzformátorhoz kapcsolóállomásokon keresztül.

Szélenergia-hasznosítás

Alkalmazások

Egyebek