Větrná energie - Historie editací

Sysop: + FLICKR

2023-12-16T19:49:32Z

+ FLICKR

← Starší verze		Verze z 16. 12. 2023, 19:49
Řádka 1:		Řádka 1:
		+	[[Soubor:Share of electricity production from wind.png\|thumb\|250px\|Mapa výroby elektřiny z větru (2022)]]
	[[Soubor:Turbiny wiatrowe ubt.jpeg\|thumb\|250px\|Větrné elektrárny v [[Dánsko\|dánském]] Vendsysselu]]		[[Soubor:Turbiny wiatrowe ubt.jpeg\|thumb\|250px\|Větrné elektrárny v [[Dánsko\|dánském]] Vendsysselu]]
	'''Větrná energie''' je označení pro oblast [[technologie]] zabývající se využitím [[Vítr\|větru]] jako [[Zdroj energie\|zdroje energie]].		'''Větrná energie''' je označení pro oblast [[technologie]] zabývající se využitím [[Vítr\|větru]] jako [[Zdroj energie\|zdroje energie]].
	Nejobvyklejším využitím jsou dnes větrné elektrárny, které využívají síly větru k roztočení vrtule ([[větrná turbína]]). K ní je pak připojen [[elektrický generátor]]. Získaná energie je přímo úměrná třetí mocnině rychlosti proudící vzdušné masy, proto větrné elektrárny po většinu doby nedosahují nominálních hodnot generovaného výkonu.		Nejobvyklejším využitím jsou dnes větrné elektrárny, které využívají síly větru k roztočení vrtule ([[větrná turbína]]). K ní je pak připojen [[elektrický generátor]]. Získaná energie je přímo úměrná třetí mocnině rychlosti proudící vzdušné masy, proto větrné elektrárny po většinu doby nedosahují nominálních hodnot generovaného výkonu.
-	V historii se místo převodu na [[elektřina\|elektřinu]] přímo konala nějaká mechanická práce. [[Větrný mlýn]] například mlel [[obilí]], větrnými stroji se čerpala voda, lisoval [[olej]], stloukala [[plsť]] nebo poháněly [[katr]]y. Vítr se také používá k pohonu dopravních prostředků, nejvíc u lodí ([[plachetnice]]).	+	V historii se místo převodu na [[elektřina\|elektřinu]] přímo konala nějaká mechanická práce. [[Větrný mlýn]] například mlel [[Obilniny\|obilí]], větrnými stroji se čerpala voda, lisoval [[olej]], stloukala [[plsť]] nebo poháněly [[katr]]y. Vítr se také používá k pohonu dopravních prostředků, nejvíc u lodí ([[plachetnice]]).

	== Teorie větrné elektrárny ==		== Teorie větrné elektrárny ==
-	~~{{Viz též\|~~Větrná energetika}}	+	: ''Související informace naleznete také v článku:'' [[Větrná energetika]].
	=== Teoreticky dosažitelný výkon ===		=== Teoreticky dosažitelný výkon ===
	Proudící vzduch předává lopatkám větrné elektrárny část své kinetické energie. [[Albert Betz]] v roce [[1919]] odvodil teoreticky maximální dosažitelnou účinnost větrného stroje na 59% ([[Betzovo pravidlo]]). Kinetická energie větru se v turbíně mění na energii otáčivého pohybu a následně v generátoru na energii elektrickou. Teoreticky dosažitelný výkon činí v případě jednotkové plochy		Proudící vzduch předává lopatkám větrné elektrárny část své kinetické energie. [[Albert Betz]] v roce [[1919]] odvodil teoreticky maximální dosažitelnou účinnost větrného stroje na 59% ([[Betzovo pravidlo]]). Kinetická energie větru se v turbíně mění na energii otáčivého pohybu a následně v generátoru na energii elektrickou. Teoreticky dosažitelný výkon činí v případě jednotkové plochy
Řádka 13:		Řádka 14:

	=== Účinnost ===		=== Účinnost ===
-	[[Soubor:Re MD70.jpg~~\|right~~\|thumb\|Typický průběh generovaného výkonu a součinitele výkonnosti VE v závislosti na rychlosti větru]]	+	[[Soubor:Re MD70.jpg\|thumb\|240px\|Typický průběh generovaného výkonu a součinitele výkonnosti VE v závislosti na rychlosti větru]]
	Součinitel výkonnosti je sám o sobě funkcí rychlosti větru a je dán konstrukčním řešením turbíny, konkrétně převodní křivkou úhlu natočení lopatek turbíny v závislosti na rychlosti větru. To, v kombinaci s kubickou závislostí na rychlosti větru způsobuje pronikavou závislost skutečného výkonu na rychlosti větru (při poloviční rychlosti je výkon osminový atd.).		Součinitel výkonnosti je sám o sobě funkcí rychlosti větru a je dán konstrukčním řešením turbíny, konkrétně převodní křivkou úhlu natočení lopatek turbíny v závislosti na rychlosti větru. To, v kombinaci s kubickou závislostí na rychlosti větru způsobuje pronikavou závislost skutečného výkonu na rychlosti větru (při poloviční rychlosti je výkon osminový atd.).
	Další podstatnou hodnotou, definující účinnost větrného zdroje je [[koeficient ročního využití]] <big>$k$</big>, definovaný jako poměr skutečně odvedeného výkonu k teoreticky možnému výkonu zdroje za rok. V českých podmínkách se <big>$k$</big> pohybuje v mezích 0,1-0,2, pro velmi větrné lokality dosahuje teoreticky až 0,28. Statisticky podle dat [[ČSÚ]] za rok 2007 však dosahuje koeficient ročního využití větrných elektráren v ČR pouze 12,71 % (za rok 2005 to bylo pouze 11 %) <ref>http://www.czso.cz/csu/2007edicniplan.nsf/kapitola/10n1-07-2007-1600</ref>.		Další podstatnou hodnotou, definující účinnost větrného zdroje je [[koeficient ročního využití]] <big>$k$</big>, definovaný jako poměr skutečně odvedeného výkonu k teoreticky možnému výkonu zdroje za rok. V českých podmínkách se <big>$k$</big> pohybuje v mezích 0,1-0,2, pro velmi větrné lokality dosahuje teoreticky až 0,28. Statisticky podle dat [[ČSÚ]] za rok 2007 však dosahuje koeficient ročního využití větrných elektráren v ČR pouze 12,71 % (za rok 2005 to bylo pouze 11 %) <ref>http://www.czso.cz/csu/2007edicniplan.nsf/kapitola/10n1-07-2007-1600</ref>.
Řádka 20:		Řádka 21:

	=== Rychlost větru v obecných podmínkách ===		=== Rychlost větru v obecných podmínkách ===
-	[[Soubor:~~Weibull 2 15~~.png~~\|right~~\|thumb\|~~Rozložení hustot rychlostí~~ větru ~~pro střední hodnotu rychlosti 15~~ m/s]]	+	[[Soubor:Global Map of Wind Power Density Potential.png\|thumb\|240px\|Mapa větrných zdrojů poskytuje odhadovaný souhrn průměrné hustoty výkonu větru ve výšce 100 m nad povrchem.]]
	Spektrum rozložení hustoty rychlostí větru v dané lokalitě je poměrně dobře popsatelné [[Rayleighovo rozdělení\|Rayleighovým rozdělením]] jako speciálním případem [[Weibullovo rozdělení\|rozdělení Weibullova]]. Jde o funkci		Spektrum rozložení hustoty rychlostí větru v dané lokalitě je poměrně dobře popsatelné [[Rayleighovo rozdělení\|Rayleighovým rozdělením]] jako speciálním případem [[Weibullovo rozdělení\|rozdělení Weibullova]]. Jde o funkci
	<big>\(		<big>\(
Řádka 29:		Řádka 30:
	\eta \approx \frac {\tilde{v}}{0.886}\)</big>		\eta \approx \frac {\tilde{v}}{0.886}\)</big>
	Je zřejmé, že maximum hustoty výskytu rychlostí bude vždy ležet vlevo od hustoty výskytu střední rychlosti větru. Pro reálné použití má smysl pracovat s pravděpodobností výskytu rozsahu rychlostí větru v intervalu (v<sub>1</sub>,v<sub>2</sub>), kterou lze určit jako		Je zřejmé, že maximum hustoty výskytu rychlostí bude vždy ležet vlevo od hustoty výskytu střední rychlosti větru. Pro reálné použití má smysl pracovat s pravděpodobností výskytu rozsahu rychlostí větru v intervalu (v<sub>1</sub>,v<sub>2</sub>), kterou lze určit jako
-	<big>\(	+	<big>$P_{(v_1,v_2)}=\int_{v_1}^{v_2} f(v) \mathrm{d}v$</big>
-	P_{(v_1,v_2)}=\int_{v_1}^{v_2} f(v) \mathrm{d}v	+
-	\)</big>	+
	== Hlučnost větrných elektráren ==		== Hlučnost větrných elektráren ==
-	~~[[Soubor:REpower 70.png\|thumb\|right\|Typická křivka závislosti hlučnosti větrného zdroje na vzdálenosti, vyznačena hygienická hranice 40 dbA pro noční dobu]]~~
	Větrné elektrárny jsou zdrojem nežádoucího hluku<ref>(anglicky)[http://www.ceere.org/rerl/publications/whitepapers/Wind_Turbine_Acoustic_Noise_Rev2006.pdf Wind Turbine Acoustic Noise Review 2006]</ref>. Jeho hlavními původci (zde a dále jsou uvažovány zdroje, pracující s vrtulí na nabíhající vzdušný proud) jsou aerodynamické hluky obtékání listů vrtule, gondoly a dříku stavby, turbulence, vznikající obtékáním náběžné hrany listu, víry v okolí konců vrtulových listů, turbulence nad odtokovou hranou listu a hluk laminárního proudění. Dále je hluk produkován mechanickými částmi konstrukce (servomotory a jejich převody, čerpadla, chladicí ventilátory měničů a mechanismů) a generátorem. Mimo slyšitelné pásmo v oblasti frekvencí 2-31,5 Hz ([[infrazvuk]]) je hluk větrných elektráren na úrovni přirozeného pozadí.		Větrné elektrárny jsou zdrojem nežádoucího hluku<ref>(anglicky)[http://www.ceere.org/rerl/publications/whitepapers/Wind_Turbine_Acoustic_Noise_Rev2006.pdf Wind Turbine Acoustic Noise Review 2006]</ref>. Jeho hlavními původci (zde a dále jsou uvažovány zdroje, pracující s vrtulí na nabíhající vzdušný proud) jsou aerodynamické hluky obtékání listů vrtule, gondoly a dříku stavby, turbulence, vznikající obtékáním náběžné hrany listu, víry v okolí konců vrtulových listů, turbulence nad odtokovou hranou listu a hluk laminárního proudění. Dále je hluk produkován mechanickými částmi konstrukce (servomotory a jejich převody, čerpadla, chladicí ventilátory měničů a mechanismů) a generátorem. Mimo slyšitelné pásmo v oblasti frekvencí 2-31,5 Hz ([[infrazvuk]]) je hluk větrných elektráren na úrovni přirozeného pozadí.
	=== Šíření hluku větrného zdroje ===		=== Šíření hluku větrného zdroje ===
Řádka 63:		Řádka 61:
	\|}		\|}
	== Větrné elektrárny v Česku ==		== Větrné elektrárny v Česku ==
-	~~{{Viz též\|~~Seznam větrných elektráren v Česku}}	+	: ''Související informace naleznete také v článku:'' [[Seznam větrných elektráren v Česku]].
-	[[Soubor:Pchery CZ wind farm W tower crane removal 013.jpg\|thumb\|[[Pchery]], okres Kladno. Demontáž jeřábu při dokončování dosud nejvýkonnější větrné elektrárny v Česku (únor 2008).]]	+	[[Soubor:Pchery CZ wind farm W tower crane removal 013.jpg\|thumb\|240px\|[[Pchery]], okres Kladno. Demontáž jeřábu při dokončování dosud nejvýkonnější větrné elektrárny v Česku (únor 2008).]]
-	[[Soubor:OstruznaElektrarny.jpg\|thumb\|Větrné elektrárny u [[Ostružná (okres Jeseník)\|Ostružné]], [[Okres Jeseník\|Jesenicko]]]]	+	[[Soubor:OstruznaElektrarny.jpg\|thumb\|240px\|Větrné elektrárny u [[Ostružná (okres Jeseník)\|Ostružné]], [[Okres Jeseník\|Jesenicko]]]]
	Celkový [[instalovaný výkon]] větrných elektráren k 31. 12. 2008 přesáhl 150 MW.<ref>[http://www.eru.cz/user_data/files/statistika_elektro/rocni_zprava/2008/vykon/4.htm Roční zpráva o provozu ES ČR 2008 - ERÚ, Instalovaný výkon v ES ČR.]</ref> V roce 2008 větrné elektrárny vyrobily 245 GWh, což je 0,3% celkové vyrobené energie v ČR.<ref>[http://www.eru.cz/user_data/files/statistika_elektro/rocni_zprava/2008/energie/5.htm Roční zpráva o provozu ES ČR 2008 - ERÚ, Výroba elektřiny.]</ref>		Celkový [[instalovaný výkon]] větrných elektráren k 31. 12. 2008 přesáhl 150 MW.<ref>[http://www.eru.cz/user_data/files/statistika_elektro/rocni_zprava/2008/vykon/4.htm Roční zpráva o provozu ES ČR 2008 - ERÚ, Instalovaný výkon v ES ČR.]</ref> V roce 2008 větrné elektrárny vyrobily 245 GWh, což je 0,3% celkové vyrobené energie v ČR.<ref>[http://www.eru.cz/user_data/files/statistika_elektro/rocni_zprava/2008/energie/5.htm Roční zpráva o provozu ES ČR 2008 - ERÚ, Výroba elektřiny.]</ref>

	== Největší větrná elektrárna na světě ==		== Největší větrná elektrárna na světě ==
-	Zatím '''největší větrnou farmu''' na světě mají v Texasu (USA). Byla spuštěna 1. října 2009. Větrná farma '''Roscoe''' má výkon 781,5 MW a je tvořena 627 větrnými turbínami. Roscoe je schopna pokrýt spotřebu 230 000 domácností.<ref>[http://www.nazeleno.cz/energie/vetrna-energie/nejvetsi-vetrna-farma-roscoe-o-vykonu-781-5-mw-stoji-v-usa.aspx Největší větrná farma Roscoe o výkonu 781,5 MW stojí v USA]</ref>	+	Zatím '''největší větrnou farmu''' na světě mají v Texasu (USA). Byla spuštěna 1. října 2009. Větrná farma '''Roscoe''' má výkon 781,5 MW a je tvořena 627 větrnými turbínami. Roscoe je schopna pokrýt spotřebu 230 000 domácností.<ref>[http://www.nazeleno.cz/energie/vetrna-energie/nejvetsi-vetrna-farma-roscoe-o-vykonu-781-5-mw-stoji-v-usa.aspx Největší větrná farma Roscoe o výkonu 781,5 MW stojí v USA]</ref>

	== Nejvyšší pokrytí výroby elektřiny pomocí větru ==		== Nejvyšší pokrytí výroby elektřiny pomocí větru ==
Řádka 99:		Řádka 97:


-	{{~~Commons~~\|Wind power}}{{Článek z Wikipedie}}	+	{{Flickr\|Wind+power}}{{Commonscat\|Wind power}}{{Článek z Wikipedie}}
	[[Kategorie:Větrná energie\| ]]		[[Kategorie:Větrná energie\| ]]
	[[Kategorie:Obnovitelné zdroje energie]]		[[Kategorie:Obnovitelné zdroje energie]]

Sysop: Nahrazení textu „“ textem „\)“

2022-08-14T14:54:09Z

Nahrazení textu „</math>“ textem „\)</big>“

← Starší verze		Verze z 14. 8. 2022, 14:54
Řádka 8:		Řádka 8:
	=== Teoreticky dosažitelný výkon ===		=== Teoreticky dosažitelný výkon ===
	Proudící vzduch předává lopatkám větrné elektrárny část své kinetické energie. [[Albert Betz]] v roce [[1919]] odvodil teoreticky maximální dosažitelnou účinnost větrného stroje na 59% ([[Betzovo pravidlo]]). Kinetická energie větru se v turbíně mění na energii otáčivého pohybu a následně v generátoru na energii elektrickou. Teoreticky dosažitelný výkon činí v případě jednotkové plochy		Proudící vzduch předává lopatkám větrné elektrárny část své kinetické energie. [[Albert Betz]] v roce [[1919]] odvodil teoreticky maximální dosažitelnou účinnost větrného stroje na 59% ([[Betzovo pravidlo]]). Kinetická energie větru se v turbíně mění na energii otáčivého pohybu a následně v generátoru na energii elektrickou. Teoreticky dosažitelný výkon činí v případě jednotkové plochy
-	<big>\(P_t = k_B\cdot \rho \cdot \frac {v^3}{2}</~~math~~>, kde k<sub>B</sub> je Betzův koeficient 0,59	+	<big>$P_t = k_B\cdot \rho \cdot \frac {v^3}{2}$</big>, kde k<sub>B</sub> je Betzův koeficient 0,59
	Pro reálné turbíny s průměrem rotoru D (tedy délkou lopatky D/2) se používá vzorec		Pro reálné turbíny s průměrem rotoru D (tedy délkou lopatky D/2) se používá vzorec
-	<big>\(P = c_p\cdot \rho \cdot \frac {v^3}{2} \cdot \pi \cdot \frac {D^2}{4} </~~math~~>, kde c<sub>p</sub> je '''součinitel výkonnosti''', v ideálním případě rovný 0,59	+	<big>$P = c_p\cdot \rho \cdot \frac {v^3}{2} \cdot \pi \cdot \frac {D^2}{4} $</big>, kde c<sub>p</sub> je '''součinitel výkonnosti''', v ideálním případě rovný 0,59

	=== Účinnost ===		=== Účinnost ===
	[[Soubor:Re MD70.jpg\|right\|thumb\|Typický průběh generovaného výkonu a součinitele výkonnosti VE v závislosti na rychlosti větru]]		[[Soubor:Re MD70.jpg\|right\|thumb\|Typický průběh generovaného výkonu a součinitele výkonnosti VE v závislosti na rychlosti větru]]
	Součinitel výkonnosti je sám o sobě funkcí rychlosti větru a je dán konstrukčním řešením turbíny, konkrétně převodní křivkou úhlu natočení lopatek turbíny v závislosti na rychlosti větru. To, v kombinaci s kubickou závislostí na rychlosti větru způsobuje pronikavou závislost skutečného výkonu na rychlosti větru (při poloviční rychlosti je výkon osminový atd.).		Součinitel výkonnosti je sám o sobě funkcí rychlosti větru a je dán konstrukčním řešením turbíny, konkrétně převodní křivkou úhlu natočení lopatek turbíny v závislosti na rychlosti větru. To, v kombinaci s kubickou závislostí na rychlosti větru způsobuje pronikavou závislost skutečného výkonu na rychlosti větru (při poloviční rychlosti je výkon osminový atd.).
-	Další podstatnou hodnotou, definující účinnost větrného zdroje je [[koeficient ročního využití]] <big>\(k</~~math~~>, definovaný jako poměr skutečně odvedeného výkonu k teoreticky možnému výkonu zdroje za rok. V českých podmínkách se <big>\(k</~~math~~> pohybuje v mezích 0,1-0,2, pro velmi větrné lokality dosahuje teoreticky až 0,28. Statisticky podle dat [[ČSÚ]] za rok 2007 však dosahuje koeficient ročního využití větrných elektráren v ČR pouze 12,71 % (za rok 2005 to bylo pouze 11 %) <ref>http://www.czso.cz/csu/2007edicniplan.nsf/kapitola/10n1-07-2007-1600</ref>.	+	Další podstatnou hodnotou, definující účinnost větrného zdroje je [[koeficient ročního využití]] <big>$k$</big>, definovaný jako poměr skutečně odvedeného výkonu k teoreticky možnému výkonu zdroje za rok. V českých podmínkách se <big>$k$</big> pohybuje v mezích 0,1-0,2, pro velmi větrné lokality dosahuje teoreticky až 0,28. Statisticky podle dat [[ČSÚ]] za rok 2007 však dosahuje koeficient ročního využití větrných elektráren v ČR pouze 12,71 % (za rok 2005 to bylo pouze 11 %) <ref>http://www.czso.cz/csu/2007edicniplan.nsf/kapitola/10n1-07-2007-1600</ref>.

	Hodnota ovšem značně závisí na zvolené lokalitě - větrná farma Sternwald na rakousko-českých hranicích ve východní části [[Šumava\|Šumavy]] dosáhla se 7 větrnými elektrárnami o instalovaném výkonu 14 MW koeficientu ročního využití za rok 2006 21,9 %, za první 4 měsíce roku 2007 se dokonce podařilo dosáhnout hodnoty průměrného využití 32,3 % (přičemž po zbytek téhož roku to bylo necelých 20%).<ref>http://www.sternwind.at/produktion.htm</ref>		Hodnota ovšem značně závisí na zvolené lokalitě - větrná farma Sternwald na rakousko-českých hranicích ve východní části [[Šumava\|Šumavy]] dosáhla se 7 větrnými elektrárnami o instalovaném výkonu 14 MW koeficientu ročního využití za rok 2006 21,9 %, za první 4 měsíce roku 2007 se dokonce podařilo dosáhnout hodnoty průměrného využití 32,3 % (přičemž po zbytek téhož roku to bylo necelých 20%).<ref>http://www.sternwind.at/produktion.htm</ref>
Řádka 24:		Řádka 24:
	<big>\(		<big>\(
	f(v)= \frac {\beta}{\eta}\cdot(\frac {v}{\eta})^{\beta-1}\cdot e^{-(\frac {v}{\eta})^\beta}		f(v)= \frac {\beta}{\eta}\cdot(\frac {v}{\eta})^{\beta-1}\cdot e^{-(\frac {v}{\eta})^\beta}
-	</~~math~~>, kde v je náhodně proměnná rychlost větru, <big>\(\beta = 2</~~math~~> je tvarový parametr rozložení	+	\)</big>, kde v je náhodně proměnná rychlost větru, <big>$\beta = 2$</big> je tvarový parametr rozložení
-	a <big>\(\eta</~~math~~> odpovídá střední hodnotě rychlosti větru	+	a <big>$\eta$</big> odpovídá střední hodnotě rychlosti větru
	<big>\(		<big>\(
-	\eta \approx \frac {\tilde{v}}{0.886}</~~math~~>	+	\eta \approx \frac {\tilde{v}}{0.886}\)</big>
	Je zřejmé, že maximum hustoty výskytu rychlostí bude vždy ležet vlevo od hustoty výskytu střední rychlosti větru. Pro reálné použití má smysl pracovat s pravděpodobností výskytu rozsahu rychlostí větru v intervalu (v<sub>1</sub>,v<sub>2</sub>), kterou lze určit jako		Je zřejmé, že maximum hustoty výskytu rychlostí bude vždy ležet vlevo od hustoty výskytu střední rychlosti větru. Pro reálné použití má smysl pracovat s pravděpodobností výskytu rozsahu rychlostí větru v intervalu (v<sub>1</sub>,v<sub>2</sub>), kterou lze určit jako
	<big>\(		<big>\(
	P_{(v_1,v_2)}=\int_{v_1}^{v_2} f(v) \mathrm{d}v		P_{(v_1,v_2)}=\int_{v_1}^{v_2} f(v) \mathrm{d}v
-	</~~math~~>	+	\)</big>
	== Hlučnost větrných elektráren ==		== Hlučnost větrných elektráren ==
	[[Soubor:REpower 70.png\|thumb\|right\|Typická křivka závislosti hlučnosti větrného zdroje na vzdálenosti, vyznačena hygienická hranice 40 dbA pro noční dobu]]		[[Soubor:REpower 70.png\|thumb\|right\|Typická křivka závislosti hlučnosti větrného zdroje na vzdálenosti, vyznačena hygienická hranice 40 dbA pro noční dobu]]
Řádka 39:		Řádka 39:
	<big>\(		<big>\(
	L_p=L_w-10\cdot log_{10}(2\pi\cdot R^2)-\alpha\cdot R		L_p=L_w-10\cdot log_{10}(2\pi\cdot R^2)-\alpha\cdot R
-	</~~math~~>	+	\)</big>
	kde R je vzdálenost od zdroje hluku a α je součinitel absorpce, přijímaný pro suchý vzduch α=0.005 dBm<sup>-1</sup>, přičemž zdroj hluku je považován za bodový. Metodika měření je dána IEC 61400-11 ve druhém vydání. České hygienické normy připouštějí maximální úroveň hluku v obytné zástavbě 50 dBA ve dne a 40 dBA v noci, přípustná úroveň hluku ve volné přírodě není stanovena.		kde R je vzdálenost od zdroje hluku a α je součinitel absorpce, přijímaný pro suchý vzduch α=0.005 dBm<sup>-1</sup>, přičemž zdroj hluku je považován za bodový. Metodika měření je dána IEC 61400-11 ve druhém vydání. České hygienické normy připouštějí maximální úroveň hluku v obytné zástavbě 50 dBA ve dne a 40 dBA v noci, přípustná úroveň hluku ve volné přírodě není stanovena.
	=== Infrazvuky ===		=== Infrazvuky ===

Sysop: Nahrazení textu „ $“ textem „$ \(“

2022-08-14T14:50:39Z

Nahrazení textu „<math>“ textem „<big>\(“

Sysop: 1 revizi

2013-06-21T15:37:49Z

1 revizi

← Starší verze

Verze z 21. 6. 2013, 15:37

Sysop: + Vylepšení

2011-05-24T13:26:03Z

+ Vylepšení

Nová stránka

[[Soubor:Turbiny wiatrowe ubt.jpeg|thumb|250px|Větrné elektrárny v [[Dánsko|dánském]] Vendsysselu]]
'''Větrná energie''' je označení pro oblast [[technologie]] zabývající se využitím [[Vítr|větru]] jako [[Zdroj energie|zdroje energie]].
Nejobvyklejším využitím jsou dnes větrné elektrárny, které využívají síly větru k roztočení vrtule ([[větrná turbína]]). K ní je pak připojen [[elektrický generátor]]. Získaná energie je přímo úměrná třetí mocnině rychlosti proudící vzdušné masy, proto větrné elektrárny po většinu doby nedosahují nominálních hodnot generovaného výkonu.
V historii se místo převodu na [[elektřina|elektřinu]] přímo konala nějaká mechanická práce. [[Větrný mlýn]] například mlel [[obilí]], větrnými stroji se čerpala voda, lisoval [[olej]], stloukala [[plsť]] nebo poháněly [[katr]]y. Vítr se také používá k pohonu dopravních prostředků, nejvíc u lodí ([[plachetnice]]).

== Teorie větrné elektrárny ==
{{Viz též|Větrná energetika}}
=== Teoreticky dosažitelný výkon ===
Proudící vzduch předává lopatkám větrné elektrárny část své kinetické energie. [[Albert Betz]] v roce [[1919]] odvodil teoreticky maximální dosažitelnou účinnost větrného stroje na 59% ([[Betzovo pravidlo]]). Kinetická energie větru se v turbíně mění na energii otáčivého pohybu a následně v generátoru na energii elektrickou. Teoreticky dosažitelný výkon činí v případě jednotkové plochy
<math>P_t = k_B\cdot \rho \cdot \frac {v^3}{2}</math>, kde kB je Betzův koeficient 0,59
Pro reálné turbíny s průměrem rotoru D (tedy délkou lopatky D/2) se používá vzorec
<math>P = c_p\cdot \rho \cdot \frac {v^3}{2} \cdot \pi \cdot \frac {D^2}{4} </math>, kde cp je '''součinitel výkonnosti''', v ideálním případě rovný 0,59

=== Účinnost ===
[[Soubor:Re MD70.jpg|right|thumb|Typický průběh generovaného výkonu a součinitele výkonnosti VE v závislosti na rychlosti větru]]
Součinitel výkonnosti je sám o sobě funkcí rychlosti větru a je dán konstrukčním řešením turbíny, konkrétně převodní křivkou úhlu natočení lopatek turbíny v závislosti na rychlosti větru. To, v kombinaci s kubickou závislostí na rychlosti větru způsobuje pronikavou závislost skutečného výkonu na rychlosti větru (při poloviční rychlosti je výkon osminový atd.).
Další podstatnou hodnotou, definující účinnost větrného zdroje je [[koeficient ročního využití]] <math>k</math>, definovaný jako poměr skutečně odvedeného výkonu k teoreticky možnému výkonu zdroje za rok. V českých podmínkách se <math>k</math> pohybuje v mezích 0,1-0,2, pro velmi větrné lokality dosahuje teoreticky až 0,28. Statisticky podle dat [[ČSÚ]] za rok 2007 však dosahuje koeficient ročního využití větrných elektráren v ČR pouze 12,71 % (za rok 2005 to bylo pouze 11 %) <ref>http://www.czso.cz/csu/2007edicniplan.nsf/kapitola/10n1-07-2007-1600</ref>.

Hodnota ovšem značně závisí na zvolené lokalitě - větrná farma Sternwald na rakousko-českých hranicích ve východní části [[Šumava|Šumavy]] dosáhla se 7 větrnými elektrárnami o instalovaném výkonu 14 MW koeficientu ročního využití za rok 2006 21,9 %, za první 4 měsíce roku 2007 se dokonce podařilo dosáhnout hodnoty průměrného využití 32,3 % (přičemž po zbytek téhož roku to bylo necelých 20%).<ref>http://www.sternwind.at/produktion.htm</ref>

=== Rychlost větru v obecných podmínkách ===
[[Soubor:Weibull 2 15.png|right|thumb|Rozložení hustot rychlostí větru pro střední hodnotu rychlosti 15 m/s]]
Spektrum rozložení hustoty rychlostí větru v dané lokalitě je poměrně dobře popsatelné [[Rayleighovo rozdělení|Rayleighovým rozdělením]] jako speciálním případem [[Weibullovo rozdělení|rozdělení Weibullova]]. Jde o funkci
<math>
f(v)= \frac {\beta}{\eta}\cdot(\frac {v}{\eta})^{\beta-1}\cdot e^{-(\frac {v}{\eta})^\beta}
</math>, kde v je náhodně proměnná rychlost větru, <math>\beta = 2</math> je tvarový parametr rozložení
a <math>\eta</math> odpovídá střední hodnotě rychlosti větru
<math>
\eta \approx \frac {\tilde{v}}{0.886}</math>
Je zřejmé, že maximum hustoty výskytu rychlostí bude vždy ležet vlevo od hustoty výskytu střední rychlosti větru. Pro reálné použití má smysl pracovat s pravděpodobností výskytu rozsahu rychlostí větru v intervalu (v1,v2), kterou lze určit jako
<math>
P_{(v_1,v_2)}=\int_{v_1}^{v_2} f(v) \mathrm{d}v
</math>
== Hlučnost větrných elektráren ==
[[Soubor:REpower 70.png|thumb|right|Typická křivka závislosti hlučnosti větrného zdroje na vzdálenosti, vyznačena hygienická hranice 40 dbA pro noční dobu]]
Větrné elektrárny jsou zdrojem nežádoucího hluku<ref>(anglicky)[http://www.ceere.org/rerl/publications/whitepapers/Wind_Turbine_Acoustic_Noise_Rev2006.pdf Wind Turbine Acoustic Noise Review 2006]</ref>. Jeho hlavními původci (zde a dále jsou uvažovány zdroje, pracující s vrtulí na nabíhající vzdušný proud) jsou aerodynamické hluky obtékání listů vrtule, gondoly a dříku stavby, turbulence, vznikající obtékáním náběžné hrany listu, víry v okolí konců vrtulových listů, turbulence nad odtokovou hranou listu a hluk laminárního proudění. Dále je hluk produkován mechanickými částmi konstrukce (servomotory a jejich převody, čerpadla, chladicí ventilátory měničů a mechanismů) a generátorem. Mimo slyšitelné pásmo v oblasti frekvencí 2-31,5 Hz ([[infrazvuk]]) je hluk větrných elektráren na úrovni přirozeného pozadí.
=== Šíření hluku větrného zdroje ===
V praxi je jako model šíření používána náhrada prostředí hemisférou s homogenními vlastnostmi. V tomto modelu lze určit hlasitost hluku s danou intenzitou a v dané vzdálenosti dle vzorce
<math>
L_p=L_w-10\cdot log_{10}(2\pi\cdot R^2)-\alpha\cdot R
</math>
kde R je vzdálenost od zdroje hluku a α je součinitel absorpce, přijímaný pro suchý vzduch α=0.005 dBm-1, přičemž zdroj hluku je považován za bodový. Metodika měření je dána IEC 61400-11 ve druhém vydání. České hygienické normy připouštějí maximální úroveň hluku v obytné zástavbě 50 dBA ve dne a 40 dBA v noci, přípustná úroveň hluku ve volné přírodě není stanovena.
=== Infrazvuky ===
Zdrojem infrazvuků jsou zejména mechanické části konstrukce větrných turbín. Pro stanovení jejich intenzity nelze používat hlukoměry s filtrem křivky A (ekvivalent citlivosti ucha), který infrazvuky potlačuje. Hluk větrných elektráren, emitovaný v infrazvukové oblasti dosahuje až 70 dB (Vestas V-52 70 dB na frekvenci 16 Hz, Vestas V-80 72 dB ve frekvenčním rozsahu 4-26 Hz), což v tomto pásmu odpovídá přirozenému hlukovému pozadí. Infrazvukové vlnění se kromě vzdušné cesty šíří i konstrukcí dříku a základovou deskou do okolí.
=== Hluky, typické pro větrný zdroj ===
{| class="wikitable" align="center"
! Zdroj hluku !! Frekvenční rozsah !! Typická intenzita !! Charakter hluku
|-
! Turbulence na koncích listu
| 500-1000 Hz || 91,2 dBA || širokopásmové hučení, modulované otáčkami listu (wish-wish)
|-
! Hluk na náběžné hraně
| 750-2000 Hz || 99,2 dBA || širokopásmové svištění
|-
! Hluk odtrhávání proudnic
| typický tón || 84,8 dBA || tón, měnící se dle rychlosti větru
|-
! Strojovna
| směs hluků || 97,4 dBA || směs hluků, měnících se s různou periodicitou (zapínání a vypínání servopohonů, čerpadel, ventilátorů)
|-
! Generátor
| tón || 87,2 dBA || tón, jehož výška se mění s otáčkami vrtule
|}
== Větrné elektrárny v Česku ==
{{Viz též|Seznam větrných elektráren v Česku}}
[[Soubor:Pchery CZ wind farm W tower crane removal 013.jpg|thumb|[[Pchery]], okres Kladno. Demontáž jeřábu při dokončování dosud nejvýkonnější větrné elektrárny v Česku (únor 2008).]]
[[Soubor:OstruznaElektrarny.jpg|thumb|Větrné elektrárny u [[Ostružná (okres Jeseník)|Ostružné]], [[Okres Jeseník|Jesenicko]]]]
Celkový [[instalovaný výkon]] větrných elektráren k 31. 12. 2008 přesáhl 150 MW.<ref>[http://www.eru.cz/user_data/files/statistika_elektro/rocni_zprava/2008/vykon/4.htm Roční zpráva o provozu ES ČR 2008 - ERÚ, Instalovaný výkon v ES ČR.]</ref> V roce 2008 větrné elektrárny vyrobily 245 GWh, což je 0,3% celkové vyrobené energie v ČR.<ref>[http://www.eru.cz/user_data/files/statistika_elektro/rocni_zprava/2008/energie/5.htm Roční zpráva o provozu ES ČR 2008 - ERÚ, Výroba elektřiny.]</ref>

== Největší větrná elektrárna na světě ==
Zatím '''největší větrnou farmu''' na světě mají v Texasu (USA). Byla spuštěna 1. října 2009. Větrná farma '''Roscoe''' má výkon 781,5 MW a je tvořena 627 větrnými turbínami. Roscoe je schopna pokrýt spotřebu 230 000 domácností.<ref>[http://www.nazeleno.cz/energie/vetrna-energie/nejvetsi-vetrna-farma-roscoe-o-vykonu-781-5-mw-stoji-v-usa.aspx Největší větrná farma Roscoe o výkonu 781,5 MW stojí v USA]</ref>

== Nejvyšší pokrytí výroby elektřiny pomocí větru ==
Španělská energetika zaznamenala ráno 30.prosince 2009 rekord, energie z větrných elektráren tam pokryla přes 54 procent celkové poptávky po elektřině. To odpovídalo výkonu přes 10.000 megawattů.<ref>[http://www.ekolist.cz/zprava.shtml?x=2211172 Větrné elektrárny ve Španělsku zdolaly rekord v pokrytí poptávky]</ref>

== Související články ==
* [[Větrná turbína]]
* [[Ekonomické aspekty větrné energetiky]]
* [[Seznam větrných elektráren v Česku]]

== Reference ==
<references/>
== Externí odkazy ==
* [http://www.windpower.sk WindPower.sk] - windpower.sk - portál o veternej energii na Slovensku
* [http://vse.iskola.cz/gacr.pdf Ekonomické souvislosti využívání větrné energie v ČR]
* [http://calla.ecn.cz/atlas/list.php?type=4 Seznam větrných elektráren]
* [http://www.csve.cz/index.php?pid=999&lang=1 Větrné elektrárny v ČR]
* [http://www.csve.cz/index.php?pid=119&lang=1 Česká společnost pro větrnou energii]
* [http://www.vetrne-elektrarny.com/ Vertikální větrné elektrárny]
* [http://www.hnutiduha.cz/vitr/uvod.php Větrné elektrárny - Hnutí DUHA]
* [http://www.alternativni-zdroje.cz/vetrne-elektrarny.htm Alternativní zdroje energie - větrné elektrárny]
* [http://www.windpower.org/en/core.htm Web v angličtině, věnovaný průmyslu větrných elektráren v Dánsku]
* [http://members.aol.com/fswemedien/ZZUnfalldatei.htm Přehled havárií větrných elektráren (v němčině)]
* [http://www.windkraftgegner.de/ Stránky odpůrců větrné energie (německy)]
* [http://proatom.luksoft.cz/view.php?cisloclanku=2006051201 Jaká je tržní cena elektřiny z OZE?]
* [http://proatom.luksoft.cz/view.php?cisloclanku=2006020601 Betonová lobby a větrníky]
* [http://www.vetrneelektrarny.bestweb.cz/myty_soubory/obnovitelne_zdroje_energie.pdf Obnovitelné zdroje energie]
* [http://www.ekobydleni.eu/tag/vetrne-elektrarny Větrné elektrárny - novinky]

{{Commons|Wind power}}{{Článek z Wikipedie}}
[[Kategorie:Větrná energie| ]]
[[Kategorie:Obnovitelné zdroje energie]]
[[Kategorie:Druhy energie]]
[[Kategorie:Vítr]]
[[Kategorie:Větrné elektrárny]]