Alemanha constrói parque eólico mais alto do mundo

Parques eólicos na Alemanha e sua popularidade.

Quem, senão alemães atentos e diligentes, sabe muito sobre as tecnologias modernas? É na Alemanha que nascem os carros da mais alta qualidade e mais confiáveis. E o governo está seriamente preocupado com os custos financeiros de seus cidadãos. Assim, em 2018, a Alemanha ficou em 3º lugar (depois dos Estados Unidos da América e da China) na geração de eletricidade usando... o vento! Os alemães promovem há anos a ideia de usar moinhos de vento para gerar eletricidade. Pequenos e grandes, altos e baixos, estão espalhados por todo o país e permitem que o Estado abandone a construção de usinas mais nocivas e perigosas.

Números e detalhes

No norte da Alemanha, foi instalado um vale inteiro de parques eólicos, que podem ser vistos por muitos quilômetros. Turbinas eólicas gigantes são ecologicamente corretas e eficientes, de baixa manutenção e legitimamente consideradas a fonte de energia do futuro. A potência do equipamento depende diretamente de sua altura! Quanto mais alta a turbina, mais energia elétrica ela produz. É por isso que os desenvolvedores não param por aí: uma nova turbina eólica com uma altura máxima de até 247 metros foi instalada recentemente na pequena cidade de Heidorf! Além da turbina principal, a usina possui 3 adicionais, cada uma com 152 metros de altura. Juntos, sua energia é suficiente para fornecer eletricidade a mil casas.

O novo design também apresenta tecnologia inovadora de armazenamento de eletricidade. Alemães práticos e inteligentes usam tanques espaçosos com fornecimento de água limpa, que evitam uma queda de energia na ausência de ventos fortes. A tecnologia do futuro é considerada incrivelmente promissora, por isso muitos países estão tentando seguir o exemplo da Alemanha. No entanto, é improvável que este país seja superado... Até o momento, a capacidade de todos os aerogeradores instalados ultrapassa os 56 GW, o que representa mais de 15% da participação total da energia eólica no planeta. Mais de 17.000 moinhos de vento podem ser contados em toda a Alemanha, e sua produção há muito tempo é colocada no transportador.

O futuro está no poder do vento?

Pela primeira vez, o governo alemão pensou em instalar parques eólicos após o terrível desastre ocorrido em Chernobyl em 1986.A destruição de uma gigantesca usina nuclear, que teve consequências terríveis, fez com que muitos líderes dos estados do mundo pensassem em mudanças no setor de energia elétrica. Hoje, mais de 7% da eletricidade na Alemanha é gerada por geradores elétricos.

Os líderes do país também estão desenvolvendo ativamente a indústria de energia offshore. A primeira turbina eólica, localizada no mar, apareceu nas mãos dos alemães há 12 anos. Hoje, um parque eólico comercial completo opera no Mar Báltico e, em um futuro próximo, está planejado abrir mais dois parques eólicos no Mar do Norte.

No entanto, nem tudo é tão simples quanto parece à primeira vista. Mesmo um método ecologicamente correto de geração de eletricidade tem oponentes ardentes. Entre seus principais argumentos está o alto custo de tais estruturas, o que afeta negativamente o orçamento do Estado. E também sua aparência inestética. Sim, sim, você ouviu direito! Algumas pessoas acreditam que as turbinas eólicas instaladas os impedem de desfrutar da beleza cênica da natureza, o que, na opinião deles, é muito pior do que envenenar essa mesma ecologia com fontes convencionais de eletricidade. Há outro argumento dos “mal-intencionados” dos parques eólicos! Seu zumbido barulhento interfere na vida tranquila das pessoas cujas casas estão localizadas nas proximidades dos aterros sanitários.

Seja como for, é impossível contestar a popularidade dos parques eólicos na Alemanha e a tendência de aumento do seu número. O governo está se movendo com confiança na direção dada, planejando desenvolver energia eólica convencional e offshore.

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O parque eólico mais poderoso

A criação de uma pequena usina não é lucrativa.Há uma regra clara neste setor - é lucrativo ter um moinho de vento privado para atender uma casa, uma fazenda, uma pequena vila, ou construir uma grande usina de importância regional, operando no nível do sistema energético do país . Portanto, estações cada vez mais poderosas estão sendo criadas constantemente no mundo, gerando uma grande quantidade de eletricidade.

O maior parque eólico do mundo, gerando quase 7,9 GW de energia por ano, é o chinês Gansu. As necessidades energéticas de quase dois bilhões de chineses são enormes, o que obriga a construção de grandes estações. Até 2020, está previsto atingir uma capacidade de 20 GW.

Em 2011, entrou em operação a planta indiana de Muppandal, com capacidade instalada de 1,5 GW.

A terceira maior usina com capacidade de produção de 1.064 GW por ano é o Indian Jaisalmer Wind Park, que está em operação desde 2001. Inicialmente, a potência da estação era menor, mas, após uma série de atualizações, atingiu o valor atual. Tais parâmetros já estão se aproximando dos indicadores de uma usina hidrelétrica média. Os volumes de produção de eletricidade alcançados estão começando a tirar a energia eólica da categoria de menores para as principais direções do setor de energia, criando amplas perspectivas e oportunidades.

Lutando contra moinhos de vento

Há outro problema - a oposição dos ambientalistas. Embora a maioria das organizações ambientais seja a favor da energia eólica, há quem seja contra. Eles não querem que os parques eólicos sejam construídos em terras federais e em áreas de natureza intocada. Os parques eólicos são frequentemente contestados por moradores locais que não gostam que as turbinas eólicas estraguem a vista e suas pás emitem um som desagradável.

Manifestações contra parques eólicos

Hoje na Alemanha existem mais de 200 iniciativas civis de protesto contra a construção de turbinas eólicas. Eles argumentam que o governo e as preocupações energéticas estão tentando converter a energia tradicional acessível em energia "verde" cara.

“É negócio como de costume. A construção de parques eólicos e a produção de turbinas eólicas consome muita energia. A substituição de turbinas eólicas antigas por novas, sua manutenção e descarte e os subsídios governamentais são caros para os contribuintes. A mensagem para reduzir as emissões de CO2 não é convincente”, argumentam os ativistas contra os parques eólicos.

Plano para aumentar a capacidade das turbinas eólicas

Apesar do progresso e do conhecimento adquirido ao longo de mais de três décadas, a indústria eólica como indústria ainda está dando seus primeiros passos. Sua participação hoje é de aproximadamente 16% do total de energia produzida na Alemanha. No entanto, a participação da energia eólica definitivamente deve aumentar à medida que os governos e o público avançam em direção à eletricidade sem carbono. Novos programas de pesquisa visam desenvolver tecnologias, otimizar operação e produção, aumentar a flexibilidade do sistema elétrico e reduzir custos.

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Opinião pública

Informações sobre energia eólica na Alemanha 2016: produção de eletricidade, desenvolvimento, investimento, capacidade, emprego e opinião pública.

Desde 2008, a energia eólica tem desfrutado de uma aceitação muito alta na sociedade.

Na Alemanha, centenas de milhares de pessoas investiram em parques eólicos civis em todo o país e milhares de PMEs estão fazendo negócios bem-sucedidos no novo setor, que empregou 142.900 pessoas em 2015 e produziu 12,3% da eletricidade da Alemanha em 2016. .

Recentemente, no entanto, houve um aumento da resistência local à expansão da energia eólica na Alemanha devido ao seu impacto na paisagem, casos de desmatamento para a construção de aerogeradores, emissão de ruído de baixa frequência e impactos negativos sobre a vida selvagem como como aves de rapina e morcegos.

Apoio governamental

Desde 2011, o governo federal alemão vem trabalhando em um novo plano para aumentar a comercialização de energia renovável, com foco particular em parques eólicos offshore.

Em 2016, a Alemanha decidiu substituir as tarifas feed-in por leilões de 2017, citando a natureza madura do mercado de energia eólica, que é melhor atendido dessa maneira.

transição energética

A política "Energiewende" de 2010 foi adotada pelo governo federal alemão e levou a uma grande expansão no uso de energias renováveis, especialmente a energia eólica. A participação das energias renováveis ​​na Alemanha aumentou de cerca de 5% em 1999 para 17% em 2010, aproximando-se da média da OCDE de 18%. Aos produtores é garantida uma tarifa feed-in fixa por 20 anos, garantindo uma renda fixa. Cooperativas de energia foram formadas e esforços foram feitos para descentralizar o controle e os lucros.As grandes empresas de energia detêm uma parcela desproporcionalmente pequena do mercado de energia renovável. As usinas nucleares foram fechadas e as 9 usinas existentes fecharão mais cedo do que o necessário em 2022.

A diminuição da dependência das usinas nucleares resultou, até agora, no aumento da dependência dos combustíveis fósseis e das importações de eletricidade da França. No entanto, com bons ventos, a Alemanha exporta para a França; em janeiro de 2015 o preço médio era de € 29/MWh na Alemanha e € 39/MWh na França. Um dos fatores que dificultaram o uso eficiente de novas fontes de energia renovável foi a falta de investimento associado em infraestrutura energética (SüdLink) para levar eletricidade ao mercado. As restrições de transmissão às vezes forçam a Alemanha a pagar à energia eólica dinamarquesa para interromper a produção; em outubro/novembro de 2015 eram 96 GWh a um custo de 1,8 milhões de euros.

Na Alemanha, existem diferentes atitudes em relação à construção de novas linhas de transmissão. As tarifas foram congeladas para a indústria e, portanto, o aumento dos custos da Energiewende foi repassado aos consumidores, que tinham contas de eletricidade mais altas. Os alemães tiveram alguns dos maiores custos de eletricidade na Europa em 2013.

energia eólica offshore

Parques eólicos offshore na baía alemã

A energia eólica offshore também tem um grande potencial na Alemanha. As velocidades do vento no mar são 70-100% mais rápidas do que em terra e muito mais constantes. Uma nova geração de aerogeradores de 5 MW ou mais capazes de aproveitar todo o potencial da energia eólica offshore já foi desenvolvida e protótipos estão disponíveis.Isso permite que os parques eólicos offshore sejam operados de forma lucrativa depois de superadas as habituais dificuldades iniciais associadas às novas tecnologias.

Em 15 de julho de 2009, foi concluída a construção da primeira turbina eólica offshore da Alemanha. Esta turbina é a primeira de 12 turbinas eólicas para o parque eólico offshore alpha ventus no Mar do Norte.

Após o acidente nuclear usinas de energia dentro Japão dentro 2011 O governo federal alemão está trabalhando em um novo plano para aumentar a comercialização de energia renovável, com foco particular em parques eólicos offshore. De acordo com o plano, grandes turbinas eólicas serão instaladas longe da costa, onde o vento sopra mais regularmente do que em terra e onde as enormes turbinas não incomodam os moradores. O plano visa reduzir a dependência da Alemanha em energia de usinas de carvão e nucleares. O governo alemão quer 7,6 GW instalados até 2020 e 26 GW até 2030.

O principal problema será a falta de capacidade de rede suficiente para transmitir eletricidade gerada no Mar do Norte para grandes consumidores industriais no sul da Alemanha.

Em 2014, 410 turbinas com capacidade de 1.747 megawatts foram adicionadas aos parques eólicos offshore alemães. Devido à conexão à rede ainda não concluída, apenas turbinas com capacidade total de 528,9 megawatts foram adicionadas à rede no final de 2014. Apesar disso, no final de 2014, a Alemanha supostamente quebrou a barreira da energia eólica offshore. triplicou para mais de 3 gigawatts de potência, demonstrando a crescente importância deste setor.

Justificativa econômica para a construção de parques eólicos

Antes de tomar uma decisão sobre a construção de um parque eólico em uma determinada área, são realizados levantamentos minuciosos e extensos. Especialistas descobrem os parâmetros dos ventos locais, direção, velocidade e outros dados. Vale ressaltar que as informações meteorológicas neste caso são de pouca utilidade, pois são coletadas em diferentes níveis da atmosfera e perseguem objetivos distintos.

As informações obtidas fornecem uma base para o cálculo da eficiência, produtividade esperada e capacidade da planta. Por um lado, todos os custos para a criação da estação são levados em consideração, incluindo a compra de equipamentos, entrega, instalação e comissionamento, custos operacionais, etc. Por outro lado, calcula-se o lucro que a operação da estação pode trazer. Os valores obtidos são comparados entre si, comparados com os parâmetros de outras estações, após o que é feito um veredicto sobre o grau de conveniência da construção de uma estação em uma determinada região.

energia eólica offshore

Localização dos parques eólicos alemães no Mar do Norte

A primeira turbina eólica offshore da Alemanha (offshore, mas perto da costa) instalada em março de 2006. A turbina foi instalada pela Nordex AG a 500 metros da costa de Rostock.

Uma turbina com capacidade de 2,5 MW com diâmetro de lâmina de 90 metros é instalada em uma área marítima de 2 metros de profundidade. Diâmetro da fundação 18 metros. 550 toneladas de areia, 500 toneladas de concreto e 100 toneladas de aço foram lançadas na fundação. A estrutura com altura total de 125 metros foi instalada a partir de dois pontões com área de 1750 e 900 m².

Na Alemanha, existe 1 parque eólico comercial no Mar Báltico - Baltic 1 (en: Baltic 1 Offshore Wind Farm), dois parques eólicos no Mar do Norte estão em construção - BARD 1 (pt: BARD Offshore 1) e Borkum West 2 (pt: Trianel Windpark Borkum) na costa da ilha de Borkum (Frisian Islands). Também no Mar do Norte, 45 km ao norte da ilha de Borkum, está o parque eólico de teste Alpha Ventus (em: Alpha Ventus Offshore Wind Farm).

Até 2030, a Alemanha planeja construir 25.000 MW de usinas offshore nos mares Báltico e do Norte.

Prós e contras do WPP

Hoje, existem mais de 20.000 parques eólicos de várias capacidades no mundo. A maioria deles está instalada na costa dos mares e oceanos, bem como nas regiões de estepe ou deserto. Os parques eólicos têm muitas vantagens:

• não há necessidade de preparar a área para a instalação das instalações
• reparação e manutenção de parques eólicos são muito mais baratas do que quaisquer outras estações
• as perdas de transmissão são significativamente menores devido à proximidade com os consumidores
• nenhum dano ao meio ambiente
• fonte de energia é totalmente gratuita
• os terrenos entre as instalações podem ser utilizados para fins agrícolas

Ao mesmo tempo, também existem desvantagens:

• instabilidade da fonte força o uso de um grande número de baterias
• unidades fazem barulho durante a operação
• a cintilação das lâminas dos moinhos de vento tem um efeito muito negativo na psique
• o custo da energia é muito maior do que com outros métodos de produção

Uma desvantagem adicional é o alto custo de investimento dos projetos de tais estações, que consiste no preço dos equipamentos, no custo de transporte, instalação e operação.Levando em consideração a vida útil de uma instalação separada - 20 a 25 anos, muitas estações não são lucrativas.

As desvantagens são bastante significativas, mas a falta de outras oportunidades reduz seu impacto nas decisões. Para muitas regiões ou estados, a energia eólica é a principal forma de obter sua própria energia, para não depender de fornecedores de outros países.

Conhecimento em Gaildorf

Em dezembro de 2017, a empresa alemã Max Bögl Wind AG lançou a turbina eólica mais alta do mundo. O suporte tem uma altura de 178 m, e a altura total da torre, tendo em conta as pás, é de 246,5 m.

Início da construção de uma turbina eólica em Gaildorf

O novo gerador eólico está localizado na cidade alemã de Gaildorf (Baden-Württemberg). Faz parte de um conjunto de outras quatro torres que variam de 155 a 178 m de altura, cada uma com um gerador de 3,4 MW.

A empresa acredita que a quantidade de energia gerada será de 10.500 MW/h por ano. O custo do projeto é de 75 milhões de euros e deverá gerar 6,5 milhões de euros por ano. Este projeto recebeu 7,15 milhões de euros em subsídios do Ministério Federal do Ambiente, Conservação da Natureza, Construção e Segurança Nuclear (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, BMUB).

Parque eólico em Gaildorf

Moinhos de vento ultra-alto usam tecnologia experimental de energia de armazenamento hidráulico. O reservatório é uma torre de água de 40 m de altura, que está conectada a uma usina hidrelétrica localizada 200 m abaixo dos aerogeradores. A energia eólica excedente é usada para bombear água contra a gravidade e armazená-la na torre. Se necessário a água é liberada para fornecer eletricidade atual.Leva apenas 30 segundos para alternar entre o armazenamento de energia e o fornecimento à rede. Assim que a energia cai, a água flui de volta e gira turbinas adicionais, aumentando assim a geração de eletricidade.

“Dessa forma, os engenheiros resolvem um dos maiores problemas associados às fontes de energia renovável - sua irregularidade e dependência de energia em relação às características climáticas. A capacidade de quatro turbinas eólicas e uma usina hidrelétrica reversível é suficiente para fornecer energia a 12.000 moradores da cidade de Gaildorf”, diz Alexander Schechner, Engenheiro de Desenvolvimento de Projetos em Gaildorf.

Tipos de parques eólicos

O principal e único tipo de usina eólica é a integração em um único sistema de várias dezenas (ou centenas) de usinas eólicas que produzem energia e a transferem para uma única rede. Quase todas essas unidades têm o mesmo design com algumas mudanças em turbinas individuais. Tanto a composição quanto todos os outros indicadores nas estações são bastante uniformes e dependem da capacidade total das unidades individuais. As diferenças entre eles estão apenas no método de colocação. Sim, existem:

• chão
• costeiro
• no mar
• flutuando
• subindo
• montanha

Essa abundância de opções está associada às condições, necessidades e capacidades das empresas que operam determinadas estações em várias regiões do globo. A maioria dos pontos de colocação está relacionada à necessidade. Por exemplo, a Dinamarca, líder mundial em energia eólica, simplesmente não tem outras oportunidades. Com o desenvolvimento da indústria, inevitavelmente surgirão outras opções para a instalação de unidades, aproveitando ao máximo as condições de vento locais.

Especificações

As dimensões dessas turbinas são impressionantes:

• extensão da lâmina - 154 m (o comprimento de uma lâmina para a turbina Vestas V-164 é de 80 m)
• altura de construção - 220 m (com uma lâmina levantada verticalmente), para Enercon E-126, a altura do solo ao eixo de rotação é de 135 m
• número de rotações do rotor por minuto - de 5 a 11,7 no modo nominal
• o peso total da turbina é de cerca de 6.000 toneladas, incl. fundação - 2500 toneladas, torre de suporte (transportadora) - 2800 toneladas, o resto - o peso da nacela do gerador e rotor com pás
• velocidade do vento em que a rotação das pás começa - 3-4 m / s
• velocidade crítica do vento na qual o rotor para - 25 m/s
• a quantidade de energia produzida por ano (planejada) - 18 milhões de kW

Deve-se ter em mente que o poder dessas estruturas não pode ser visto como algo constante e imutável. Depende inteiramente da velocidade e direção do vento, que existe de acordo com suas próprias leis. Portanto, a produção total de energia é muito inferior aos valores máximos obtidos para determinar as capacidades das turbinas. E, no entanto, grandes complexos (parques eólicos), compostos por dezenas de turbinas, combinadas em um único sistema, são capazes de fornecer aos consumidores energia elétrica na escala de um estado bastante grande.

Estatisticas

Energia eólica anual na Alemanha para 1990-2015, mostrada em um gráfico semi-log com capacidade instalada (MW) em vermelho e capacidade gerada (GWh) em azul

As capacidades instaladas e a geração de energia eólica nos últimos anos são mostradas na tabela abaixo:

estados

Distribuição geográfica dos parques eólicos na Alemanha

Qual é o maior gerador eólico

A maior turbina eólica do mundo hoje é criação de engenheiros alemães da Hamburg Enerkon E-126. A primeira turbina foi lançada na Alemanha em 2007, perto de Emden.A potência do aerogerador era de 6 MW, que na altura era a máxima, mas já em 2009 foi realizada uma reconstrução parcial, pelo que a potência aumentou para 7,58 MW, o que tornou a turbina líder mundial.

Essa conquista foi muito significativa e colocou a energia eólica em vários líderes de pleno direito no mundo. A atitude em relação a isso mudou, da categoria de tentativas bastante tímidas de obter resultados sérios, a indústria passou para a categoria de grandes produtores de energia, obrigando a calcular o efeito econômico e as perspectivas da energia eólica no futuro próximo.

A palma foi interceptada pela MHI Vestas Offshore Wind, cujas turbinas têm capacidade declarada de 9 MW. A instalação da primeira turbina desse tipo foi concluída no final de 2016 com uma potência operacional de 8 MW, mas já em 2017, foi registrada uma operação de 24 horas com uma potência de 9 MW, obtida na turbina Vestas V-164.

Esses moinhos de vento são realmente colossais em tamanho e são instalados, na maioria das vezes, na plataforma da costa ocidental da Europa e no Reino Unido, embora existam alguns espécimes no Báltico. Combinadas em um sistema, essas turbinas eólicas criam uma capacidade total de 400-500 MW, que é um concorrente significativo das usinas hidrelétricas.

A instalação de tais turbinas é realizada em locais com predominância de ventos suficientemente fortes e uniformes, e a costa marítima corresponde a tais condições ao máximo. A ausência de barreiras naturais ao vento, um caudal constante e estável permitem organizar o modo de funcionamento mais favorável dos geradores, aumentando a sua eficiência para os valores mais elevados.

Quais análogos existem, seus parâmetros operacionais

Existem vários fabricantes de geradores de energia eólica no mundo, e todos eles estão se esforçando para aumentar o tamanho de suas turbinas.Isso é lucrativo, permite aumentar a produtividade de seus produtos, aumentar a quantidade de energia gerada e interessar grandes empresas e governos no avanço do programa de energia eólica. Portanto, quase todos os principais fabricantes estão produzindo ativamente estruturas de potência e tamanho máximos.

Entre os fabricantes mais notáveis ​​de grandes aerogeradores estão o já citado MHI Vestas Offshore Wind, Erkon. Além disso, são conhecidas as turbinas Haliade150 ou SWT-7.0-154 da conhecida empresa Siemens. Lista fabricantes e seus produtos pode ser longo o suficiente, mas esta informação é de pouca utilidade. O principal é o desenvolvimento e promoção da energia eólica em escala industrial, uso de energia eólica no interesse da humanidade.

As características técnicas das turbinas eólicas de diferentes fabricantes são aproximadamente iguais. Esta igualdade deve-se à utilização de tecnologias quase idênticas, respeitando as características e parâmetros das estruturas numa única dimensão. A criação de moinhos de vento maiores não está planejada hoje, já que cada um desses gigantes custa muito dinheiro e exige manutenção e custos significativos de manutenção.

O trabalho de reparo em tal estrutura custa muito dinheiro; se você aumentar o tamanho, o aumento dos custos aumentará exponencialmente, o que causará automaticamente um aumento nos preços da eletricidade. Tais mudanças são extremamente prejudiciais para a economia e causam sérias objeções de todos.