Energia wiatrowa. Jakie jest znaczenie miedzi dla energetyki wiatrowej?
Rola i znaczenie odnawialnych źródeł energii, w skrócie zwanych OZE, rośnie już od kilku lat, ale w tym roku ich postrzeganie znacząco się zmieniło.
Wydarzenia w Ukrainie zmusiły wiele państw na całym świecie do poszukiwania alternatywnych źródeł energii. Co ma z tym wszystkim wspólnego miedź? Bez niej farmy wiatrowe nie mogłyby istnieć. Właściwie stanowi miedziany krwiobieg konwerterów i inwerterów do generatora, który jest umieszczony w gondoli turbiny.
Zalety elektrowni wiatrowych. Dlaczego energia wiatrowa to przyszłość?
Odnawialne źródła energii mają liczne plusy – oprócz niezależności energetycznej, do której dąży znaczna część europejskich państw, OZE nie emitują do atmosfery dwutlenku węgla, który przyczynia się do drastycznych zmian klimatycznych. Po drugie są odnawialne i nieskończone, dzięki czemu pozwalają na ekologiczną produkcję energii. Właśnie dlatego energetyka wiatrowa rozwija się dynamicznie na całym świecie. Moce elektrowni wiatrowych są coraz wyższe, a co za tym idzie – wzrasta ich potencjał w produkcji energii elektrycznej.
Miedź jest stosowana w instalacjach energetyki wiatrowej w Polsce i innych krajach europejskich, ale największe farmy wiatrowe znajdują się w takich potęgach gospodarczych jak USA, Chiny czy Indie. Do farm wiatrowych generujących największe ilości mocy należą:
- The Jiuquan Wind Power Base w Chinach (pustynia Gobi) – ok. 10 gigawatów (ale planuje się zwiększenie mocy do 20 gigawatów przy pracy 7 tysięcy turbin wiatrowych),
- Alta Wind Energy Centre w USA (Kaliformia) – 1,5 gigawata,
- Muppandal Wind Farm w Indiach (region Kanyakumari) – 1,5 gigawata.
W technologiach używanych na farmach wiatrowych wykorzystuje się miedź na dużą skalę. Wynika to przede wszystkim z jej imponującej odporności na wymagające zewnętrzne środowisko. Miedź w elektrowni wiatrowej można znaleźć m.in. w:
- uzwojeniach generatorów – miedź w turbinach wiatrowych mieści się w sercu całego układu, czyli generatorze umieszczonym w gondoli. To urządzenie wytwarza energię elektryczną, ale najpierw musi być zasilone wałem z nożami napędzanymi przez wiatr. Dalej generator łączy się z rozdzielnicą, kablami i transformatorem, który podwyższa napięcie. Miedziany drut nawojowy pokrywa się warstwą emalii, żeby odizolować od siebie zwoje;
- kablach i przewodach – odnawialne źródła energii pozwalają na kilkukrotnie większe wykorzystanie miedzi niż tradycyjna produkcja prądu, właśnie dzięki miedzianym przewodom i kablom;
- transformatorach – znajdują się zazwyczaj w podstawie wieży, a ich rolą jest zasilanie turbin wiatrowych. Miedź w transformatorze jest zawarta w drucie magnesowym, kablach podajnika od gondoli do podstawy wieży i łączników oraz ich końcówek.
- Oprócz tego na potrzeby energii wiatrowej miedź stosuje się w układach uziemień, układach ochrony odgromowej, falownikach czy systemach sterowania.
Dlaczego miedź jest stosowana w turbinach wiatrowych i innych elementach elektrowni wiatrowych?
Co sprawia, że ten wykorzystywany od początków ludzkości metal znalazł zastosowanie również w tak nowoczesnym i wymagającym sektorze przemysłu? Przede wszystkim miedź zapewnia przewodność elektryczną, nie powodując przegrzewania nawet przy dużym natężeniu.
Jest również odporna na korozję, dzięki czemu spełnia wymagania surowych warunków otoczenia – mowa np. o morskich elektrowniach wiatrowych. Dla porównania – w morskiej farmie wiatrowej wykorzystuje się ponad 2,5 razy więcej miedzi niż w ich lądowych odpowiednikach. Kolejny atut – z miedzi z łatwością uformujemy dowolne skomplikowane kształty, które stanowią części konwerterów czy inwerterów, bo to metal lekki i kowalny.
Polska jest jednym z najważniejszych producentów miedzi na świecie. Eksperci podkreślają potencjał polskiej części Morza Bałtyckiego w budowie farm wiatrowych, a Europejski Instytut Miedzi oszacował, że polskie wydatki na rozwój elektrowni wiatrowych do 2040 roku powinny znacznie przekroczyć 140 mld zł. Miedź w farmach wiatrowych jest niezbędna, a polskie firmy produkujące elementy miedziane, takie jak Electris, grają ważną rolę w rozwoju i eksploatacji odnawialnych źródeł energii.
