Už od svého vzniku bojovaly větrné elektrárny o své místo v energetice s jinými zdroji elektřiny. Dlouho to byl nerovný boj. "Moderní" způsoby výroby elektrické energie, především v tepelných elektrárnách, spalujících uhlí a později ropu či zemní plyn, byly mnohem jistější, elektřinu mohly dodávat kdykoliv a postupně dosahovaly vyšších a vyšších výkonů. Větrné elektrárny tak nalézaly jen omezené uplatnění v místech, kam ještě nedosáhly přípojky elektrických vedení, na osamělých farmách či u horských chat. I tam však bylo pohodlnější použít k pohonu generátorů spalovací motory.
GONDOLA
Je to jakási otočná "boudička" na vrcholu věže. Ve skutečnosti dosahuje rozměrů karoserie menšího autobusu. Je v ní uložena hlavní osa rotoru elektrárny, převodovka a generátor. Dále hydraulická čerpadla, mechanika pro natáčení listů elektrárny, brzdy pro zajištění elektrárny v době mimo provoz a další regulační mechanismy. Na všech důležitých místech jsou čidla, předávající informace o provozu i poruchách do řídicího počítače.
1 - gondola
2 - převodovka
3 - osa rotoru
4 - listy vrtule
5 - rotor
6 - stožár
7 - generátor
ROTOR
Listy vrtule, čili "křídla" elektrárny, jsou zpravidla tři, vyrobená ze sklolaminátu podle přesně propočítaných profilů. Jejich délka se pohybuje od 30 do 40 metrů, průměr rotoru je tedy 60 až 80 metrů, v poslední době i větší. Při 25 otáčkách za minutu dosahují za provozu konce křídel rychlosti přes 300 km za hodinu! Jejich natáčení kolem vlastní podélné osy je jedním z prvků regulace chodu elektrárny. Fouká-li příliš silný vítr nebo je-li nutné elektrárnu odstavit z jiného důvodu, listy křídel se natočí kolem své osy tak, že vítr rotorem neotočí. Rotor je pak zajištěn brzdou.
Větrná elektrárna na Framu
Příkladem výhodného použití větrné elektrárny ještě koncem devatenáctého století je její instalace na lodi Fram, s níž norský polární badatel F. Nansen v letech 1893 až 1896 absolvoval pouť ledovou Arktidou. Nansen se o větrné elektrárně zmiňuje i ve své knize Na severní točnu, vydané u nás roku 1897: "Jakožto zdokonalení proti dřívějším výpravám dlužno podotknouti, že Fram byl opatřen elektrickým světlem. Stroj dynamoelektrický byl zřízen tak, že mezi jízdou býti hnán strojem parním, kdežto za pobytu v ledu měli jsme v úmyslu hnáti jej dílem větrem, dílem ruční silou. K tomu cíli vzali jsme s sebou větrný mlýn." Není známo, kde Nansen získal informace o větrné elektrárně a nedochovaly se ani její součástky. Jak vypadal její rotor, ukazuje několik kreseb a fotografií otištěných v Nansenově knize.
Ve stínu fosilních paliv
Dalších 80 let však větrné elektrárny prohrávaly svůj souboj s elektrárnami využívajícími k pohonu generátorů tepelná zařízení (parní stroje, turbíny a spalovací motory). Ceny paliv byly nízké, zásoby zdánlivě bezedné a o jejich nepříznivých ekologických vlivech se příliš neuvažovalo. To se změnilo až v polovině sedmdesátých let, kdy došlo k tzv. první ropné krizi a svět začal hledat nové způsoby výroby elektřiny s využitím přírodních obnovitelných zdrojů. I tehdy se jako první "probudilo" Dánsko, země bez vlastních zdrojů fosilních paliv, avšak s výbornými větrnými podmínkami a tradicí v jejich využití. Některé strojírenské firmy se začaly zabývat myšlenkou na výrobu moderních větrných elektráren s výkony do desítek kilowattů. V té době také sílilo v Dánsku hnutí proti atomovým elektrárnám a to též přispělo ke stavbě první velké větrné elektrárny s více než třicetinásobným výkonem, než měly elektrárny plánované a vyráběné tehdejšími strojírenskými firmami.
Školní elektrárna
Na svou dobu opravdu obří (a ještě celých deset let nepřekonanou) větrnou elektrárnu postavila v letech 1975 - 78 skupina nadšenců ze školy u osady Tvinde na západním pobřeží Jutského poloostrova, nedaleko městečka Ulfborg. Tento v té době "největší větrný mlýn na světě", je i dnes cílem mnoha exkurzí. Na betonové věži, vysoké 53 metrů, je uložena otočná gondola se strojovnou a lopatkami rotoru, dlouhými 27 metrů. Elektrárna je dodnes v provozu - polovinu svého výkonu dodává do sítě a polovinu energie využívá škola.
Výkony rostou
Větrná elektrárna ve Tvinde ukázala konstruktérům, že je možné postavit a provozovat stroj s výkonem blížícím se hodnotě jednoho megawattu. Velké firmy se k běžné výrobě podobných elektráren postupně dopracovaly až v polovině devadesátých let. V letech 1984 - 1986 dosahovaly výkony větrných elektráren 55 - 90 kW a roku 1987 byla překonána hranice 100 kW. O dva roky později vzrostly výkony na 400 kW, v roce 1991 dosáhly 500 kW a v roce 1995 600 kW. Prototypy elektráren s výkonem přes 1000 kW vznikly v letech 1997 - 1998. V současné době se dokončují práce na elektrárnách s výkonem přes 3000 kW. Ty už budou 100 až 140 metrů vysoké, s průměrem rotoru přes 100 metrů. Takové elektrárny však vyžadují výborné větrné podmínky, protože uvedených výkonů dosahují při rychlostech větru kolem dvanácti metrů za vteřinu.
Země větrným elektrárnám zaslíbené
Až poslední desetiletí dvacátého století přineslo v některých zemích velký rozvoj větrné energetiky. Přispělo k tomu poznání, že se lidstvo bez využívání alternativních energetických zdrojů neobejde, protože zásoby tradičních paliv klesají, ekologické škody způsobené jejich neomezeným spalováním rostou a katastrofické vize o oteplování planety přestávají být vizemi. Největšího rozmachu dosáhla větrná energetika v Dánsku, v posledních letech se však v počtu elektráren i v jejich celkovém výkonu a ve stavbě nových strojů dostává na první místo Německo. Velmi aktivní je i Španělsko. V zámoří jsou největší skupiny větrných elektráren v provozu v americké Kalifornii.
Větrné elektrárny míří na moře
Elektrárna na Nansenově Framu ukázala možnosti využití těchto zařízení na moři. Současné námořní sportovní jachty jsou malými větrnými elektrárničkami s výkonem ve stovkách wattů vybaveny zcela běžně. Větrné elektrárny se však na moře vracejí i v jiné podobě - jako tzv. mořské větrné farmy. Na mělčinách u pobřeží se stavějí celé skupiny moderních větrných elektráren. Každá z nich má v současnosti výkon kolem 2 MW - a v blízké budoucnosti výkony ještě porostou. Tyto elektrárny využívají toho, že nad mořskou hladinou vane vítr silněji a pravidelněji. Také je tu dost prostoru, a navíc jejich výkon nemusí být omezován kvůli hlučnosti. V tomto případě je zemí číslo jedna Dánsko. První mořské větrné farmy zde byly uvedeny do provozu na přelomu tisíciletí. Skupinu dvaceti elektráren je možné vidět i nedaleko Kodaně v průlivu Oresund. Stavba dalších desítek elektráren je naplánována do dalších lokalit kolem pobřeží Dánska. O větrných elektrárnách na moři uvažují už i další země - Švédsko, Holandsko či Německo.
A u nás?
Země, v nichž nyní dodávají větrné elektrárny do sítě miliony kWh elektrické energie, rozvoj větrné energetiky cíleně podporují. U nás tomu tak doposud nebylo. Provoz větrných elektráren se totiž díky nízké ceně za elektřinu, ukázal jako ztrátový. Problémy se nevyhnuly šesti elektrárnám u Ostružné v Jeseníkách ani elektrárnám na dalších místech republiky. Celkem bylo u nás postaveno v letech 1990 až 1996 dvacet tři větrných elektráren s výkonem 75 kW a větším. První vlaštovkou byla elektrárna u Kuželova, na dohled od známého větrného mlýna, s výkonem 150 kW. Tuto elektrárnu v poslední době "oživili" nadšenci z nedaleké obce Velká nad Veličkou. Několik desítek amatérů si v Česku vlastními silami postavilo menší větrné elektrárny s výkony od stovek wattů až po několik kW. Malé větrné elektrárny mají ve svém programu i dvě menší české firmy, ty však většinu své produkce vyvážejí.
