Dzięki turbinom wiatrowym możemy mieć dostęp do darmowej energii. Dowiedzmy się więc wszystkiego, co istotne na ten temat. W poniższym artykule wyjaśnimy wszystkie zagadnienia związane z energią wiatrową, którą można wykorzystać w każdym gospodarstwie domowym!
Sprawdź turbiny wiatrowe w hurtowni Onninen
Jakie są rodzaje przydomowych elektrowni wiatrowych?
Nie ma żadnych wątpliwości, że odnawialne źródła energii stają się coraz popularniejsze w naszym kraju. Fotowoltaika wiedzie tu prym, lecz zainteresowaniem cieszą się też inne rodzaje zeroemisyjnego pozyskiwania energii. Mowa tu o mocy wiatru, którą wytwarzają turbiny wiatrowe. Dostępne są ich różne rodzaje, które właśnie omówimy w tym akapicie.
Bardzo popularne są elektrownie wiatrowe z poziomą osią obrotu (HAWT - Horizontal Axis Wind Turbines), charakteryzujące się tym, że mają wirnik umieszczony na szczycie masztu. Obraca się on poziomo względem wiatru. Ta elektrownia działa efektywnie, generując znaczne ilości energii. Z drugiej strony takie elektrownie wymagają odpowiednich warunków - zarówno wiatrowych, jak i przestrzennych.
- Innym typem są wiatraki z pionową osią obrotu (turbina wiatrowa VAWT - Vertical Axis Wind Turbines), gdzie wirnik obraca się pionowo, dzięki czemu możliwa jest praca w różnorodnych kierunkach wiatru, a także na mniejszej przestrzeni. Tak właśnie działa przydomowa elektrownia wiatrowa VAWT, dlatego też jest bardzo popularna zwłaszcza na terenach miejskich. Turbiny wiatrowe pionowe są nie tylko cichsze, ale i łatwiejsze do utrzymania.
- Ciekawie też prezentują się przydomowe elektrownie wiatrowe hybrydowe, które łączą energię wiatrową z innymi źródłami odnawialnymi, na przykład z panelami słonecznymi. Taka instalacja więc zapewnia stabilne dostawy energii niezależnie od warunków pogodowych.
- Bardzo innowacyjnym rozwiązaniem są również mikroelektrownie wiatrowe. Taka przydomowa turbina wiatrowa ma kompaktowe rozmiary, jest więc idealna do zastosowań w domach jednorodzinnych. Co więcej, to elektrownia wiatrowa prosta w instalacji, może ponadto zasilać mniejsze urządzania, jak również wspomagać inne źródła energii. W
- Warto wiedzieć, że na rynku pojawiają się też turbiny bezłopatkowe, które wykorzystują zjawisko rezonansu aerodynamicznego. Są jednak jeszcze w fazie rozwoju.
Ile prądu jest w stanie wygenerować turbina wiatrowa?
To, ile prądu może wygenerować turbina wiatrowa, uzależnione jest od kilku czynników. Zaliczamy do nich wielkość turbiny wiatrowej, prędkość wiatru i lokalizację instalacji. Mała przydomowa elektrownia wiatrowa o mocy od 1 do 10 kW może wytworzyć od kilku do nawet kilkunastu tysięcy kilowatogodzin (kWh) rocznie.
Weźmy przykładowo turbinę wiatrową o mocy 5kW, która jest zainstalowana w miejscu o średniej prędkości wiatru (6 m/s). Może ona wyprodukować około 8 000 kWh rocznie. W przypadku średnich i dużych turbin, takich jak te stosowane w farmach wiatrowych, produkcja energii elektrycznej jest oczywiście większa.
Mają one po prostu większą moc, jak 2 MW, dzięki czemu są one w stanie wygenerować około 5-6 milionów kWh rocznie (jeśli wiatr jest odpowiedni). Jeszcze bardziej zaawansowane - wysokowydajne turbiny wiatrowe o mocy 3-4 MW, osiągają roczną produkcję na poziomie nawet 10-12 milionów kWh.
Dobór mocy turbiny wiatrowej
Aby być zadowolonym z tego, jak pracuje wiatrak, czy efektywnie produkuje energię elektryczną, potrzeba dopasować moc turbiny. To kluczowe zagadnienie dotyczące tej inwestycji. Istnieje kilka czynników, jakie trzeba wziąć pod uwagę. Planując przydomową elektrownię wiatrową, należy ocenić lokalne warunki wiatrowe. Średnia prędkość wiatru, ale też kierunkowość decyduje w ogromnej mierze o mocy wiatraków. Pamiętajmy, że tam, gdzie te prędkości są niższe, turbina może mieć niższą moc, ponieważ są one zaprojektowane właśnie do takich warunków.
Moc przydomowej elektrowni wiatrowej zależy też od zapotrzebowania energetycznego, dlatego też musimy dokładnie przeanalizować, jak wykorzystywana jest energia w gospodarstwie domowym. W mniejszych, gdzie zapotrzebowanie na energię nie jest specjalnie duże, wystarczą turbiny o mocy 1-10 kW. Większe instalacje, gdy źródeł energii jest więcej, a więc i wykorzystanie prądu jest większe, mogą wymagać turbiny o mocy 50 kW lub nawet więcej.
Innym niezwykle ważnym czynnikiem jest klasa szorstkości terenu. Wyróżnia się aż 9 takich klas, które opisują różne rodzaje terenu. Im niższa, tym lepiej, bo turbina jest w stanie wyprodukować większą ilość energii. Przykładowo, klasa 0 to powierzchnia tafli wody, klasa 1 - otwarte tereny uprawne z niskimi pojedynczymi zabudowaniami, gdzie występuje lekkie pofalowanie terenu, klasa 3 - małe miasteczka, wioski, tereny uprawne z licznymi żywopłotami, a klasa 4 - bardzo duże miasta z większą zabudową, gdzie znajdują się wysokie budynki, w tym drapacze chmur.
Żeby obliczyć ilość energii, uwzględniamy średnią prędkość wiatru i liczbę godzin pracy urządzenia. Jeśli warunki są idealne, elektrownia może wyprodukować około 25% iloczynu mocy nominalnej i godzin jej pracy. Wzór wygląda następująco: moc nominalna turbiny [kW] x liczba godzin pracy [h] x 365 dni x 0,25 = kWh/rok.
Sprawdź turbiny wiatrowe w hurtowni Onninen
Koszty budowy i montażu przydomowej turbiny wiatrowej
To, ile kosztuje przydomowa elektrownia wiatrowa, interesuje najbardziej każdą osobę, dla której ta inwestycja to priorytet. Wszystko oczywiście zależy od tego, w jaki generator wiatrowy chcemy zainwestować. W przypadku urządzeń małych (od 1 do 10 kW), koszt kupna i instalacji tego generatora wyniesie od kilku do kilkunastu tysięcy złotych. Przykładowo, wybierając elektrownię o mocy 5 kW, trzeba zapłacić od 20 000 do 50 000 zł. To dość duży rozstrzał, lecz wiele tu decyduje o tym, jakiego producenta i technologię wybierzemy.
Dużą część kosztów trzeba przeznaczyć na budowę całej konstrukcji przydomowych elektrowni wiatrowych. Jednym z istotniejszych elementów jest maszt, na którym montuje się turbinę. Potrzeba kilka, a nawet kilkanaście tysięcy złotych. Z kolei instalacja oraz montaż masztu i turbiny, jak również podłączenie urządzenia do systemu elektrycznego to wydatek od 10 000 do 30 000 złotych, więc też sporo. Jeśli zaś chcemy zatrzymywać prąd na później, musimy też pomyśleć o specjalnym systemie magazynowania energii. Konieczne więc tu będą akumulatory. Zawsze też należy doliczyć koszty dodatkowe, na przykład przeznaczone na konserwację i serwisowanie turbiny. Pamiętajmy jednocześnie, że te spore nakłady finansowe, które trzeba ponieść, można trochę zmniejszyć, w czym pomogą dotacje i ulgi podatkowe.
Gdzie w Polsce warto budować przydomowe turbiny wiatrowe?
Nim zdecydujemy się na budowę przydomowej turbiny wiatrowej, powinniśmy w pierwszej kolejności dowiedzieć się, jakie na danym terenie panują warunki wietrzne, a dokładnie jaka jest średnia roczna prędkość wiatru w regionie. Jak jest niska, wynosząca poniżej 2,5 m/s, taka inwestycja może się nie opłacać. Takie warunki jednak występują głównie na terenie Polski południowej. Zdecydowanie lepiej jest w Polsce północno-wschodniej, gdzie występują duże, otwarte przestrzenie. Najlepiej jest jednak - co nie dziwi - nad Bałtykiem. Średnie prędkości wiatru są tu wyższe niż w innych częściach kraju.
Z drugiej strony, w każdym miejscu, nie tylko na północy, da się korzystać z potencjału elektrowni wiatrowej. Żeby tak było, musimy wiedzieć, jak najlepiej wykorzystać możliwości położenia swojej działki. Istnieje tu parę najważniejszych zasad. Jedna z nich dotyczy montażu powyżej dachu budynku, który zazwyczaj stanowi największą przeszkodę dla strumienia wiatru. To samo powiemy o odległości od domu. Turbina powinna być dość blisko (do około 10 m), aby uniknąć odbicia wiatru od powierzchni budynku. Z drugiej strony, sprawdza się też zdecydowanie większą odległość - powyżej 40 metrów. Niektórzy montują tę instalację również na dachu budynku. Pod żadnym pozorem nie można zaś instalować elektrowni wiatrowej blisko wieżowców, w gęstej zabudowie na niskiej wysokości czy dolinach.
Ciekawą informacją w kontekście instalacji turbiny, jest to, że 70% wiatrów w Polsce wieje z kierunku zachodniego, tak więc od tej strony nie powinny występować przeszkody. Lepiej więc postawić wiatrak od strony zachodniej niż od wschodniej. Biorąc to pod uwagę, wiedzmy, że wysoki las w odległości mniejszej niż 200 metrów na zachód od elektrowni wiatrowej jest bardzo niekorzystny, wykluczając praktycznie sens tej inwestycji. Nie zapominajmy też o kwestiach prawnych, zwłaszcza dotyczących warunków zabudowy i planu zagospodarowania przestrzennego. Równie istotne jest pozwolenie na budowę, zgodnie z przepisami prawa budowlanego.
Działanie przydomowej elektrowni wiatrowej z magazynem energii
Przydomowa elektrownia wiatrowa to doskonałe rozwiązanie, dzięki któremu zyskujemy jeszcze więcej, gdy połączymy ją z magazynem energii. Zapewnimy sobie tym sposobem stabilne dostawy prądu niezależnie od zmienności warunków atmosferycznych. Jak to działa? Jak współpracują te dwa systemy?
Wszystko oczywiście zaczyna się od generowania energii przez turbinę wiatrową. Przekształca ona energię kinetyczną wiatru na energię elektryczną. Prąd zmienny jest przekształcany na prąd stały (za pomocą inwertera, jak w przypadku fotowoltaiki), więc można przechowywać go w akumulatorach litowo-jonowych lub innych typach baterii. W sytuacji, gdy zapotrzebowanie na energię wzrasta lub produkcja energii wiatrowej jest niewystarczająca, system automatycznie pobiera energię z magazynu. Dysponując magazynem energii, możemy zarządzać energią, monitorując jej produkcję i zużycie w czasie rzeczywistym. Pozwala to na maksymalną optymalizację wykorzystania zasobów.
Energia wiatrowa w gospodarstwach domowych to potężny potencjał, który warto wykorzystać! Elektrownia wiatrowa pozwoli nam cieszyć się darmową energią i to przez cały rok!