Elektrownia wiatrowa jest coraz częściej wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej. Dlaczego?
Z artykułu dowiesz się:
- Jak produkuje się energię z wiatru?
- Ile prądu wytwarza elektrownia wiatrowa?
- Jakie są wady i zalety elektrowni wiatrowej?
- Czym charakteryzują się elektrownie wiatrowe w Polsce?
Energetyka wiatrowa na świecie jest jednym z najdynamiczniej rozwijających się obszarów OZE. Czemu zawdzięcza swój sukces?
W jaki sposób wytwarzana jest energia z wiatraków?
Nowoczesne elektrownie wiatrowe korzystają z dosyć zaawansowanych technologii, które opierają się na doświadczeniach przemysłu lotniczego. Dzięki temu mogą pracować w różnorodnym środowisku niezależnie od kierunku wiatru oraz jego zmiennych prędkości. Są wyposażone w systemy, które nieustannie monitorują ich pracę. Kontrolowane są m.in. parametry dotyczące prędkości obrotowej rotora, kąt natarcia łopat pod wpływem wiatru, czy pozycja skrzyni biegów. Systemy te mają na zapewnić prawidłowe funkcjonowanie elektrowni poprzez utrzymanie optymalnych warunków pracy, a także bezpieczeństwa. Co ciekawe — w przypadku niekorzystnych warunków pogodowych, elektrownia może samodzielnie zablokować mechanizmy napędu. Takie rozwiązanie pozwala ustawić ją w odpowiednim kierunku do wiatru. System zadba również o prawidłowy kąt natarcia łopat. Dzięki temu silny wiatr nie uszkodzi wiatraka. Należy także dodać, że firmy serwisujące mają możliwość ciągłego nadzorowania parametrów pracy turbiny (wszystko dzięki pomocy łączności satelitarnej). Gwarantuje to niezakłóconą produkcję energii elektrycznej, a co za tym idzie — bezawaryjną pracę. Ogólna zasada wytwarzana energii z wiatru nie jest skomplikowana. Opiera się na działaniu prądnicy. Kiedy wiatr trafia na opór łopat rotora, energia kinetyczna wiatru zostaje transformowana na pracę mechaniczną w postaci ruchu obrotowego wirnika. Następnie energia obrotowa wirnika przy użyciu wału oraz przekładni zostaje przetransportowana do generatora. Ten z kolei przekształca ją w energię elektryczną.
Ile prądu produkuje elektrownia wiatrowa?
Ilość prądu wytworzonego przez elektrownię wiatrową zależy od wielu czynników. Wśród nich można wyróżnić m.in. rodzaj wiatraka, zainstalowaną moc, warunki pogodowe, czy efektywność. Warto również dodać, że siła wiatru zależy od jego prędkości. Jeśli ta się podwaja — moc zwiększa się aż czterokrotnie. Przykładowo — elektrownia wiatrowa o mocy 2 MW w ciągu roku wytwarza ponad 4 GWh energii. Ilość ta pokrywa zużycie energetyczne mniej-więcej 1300 gospodarstw domowych. Aby tak się jednak stało, konieczna jest odpowiednia prędkość wiatru. Aby poruszyć łopaty wirnika, powinna wynieść przynajmniej 7 km/h. Turbina wiatrowa produkuje energię wtedy, gdy szybkość wiatru mieści się w przedziale od 7 do 100 km/h. (powyżej tej prędkości wirnik zostaje wyłączony). Przydomowa elektrownia wiatrowa produkuje nieco mniej prądu.
Ilość wytworzonego prądu w przydomowej elektrowni wiatrowej zależy od:
- mocy turbiny,
- warunków atmosferycznych.
Podczas zakupu możesz oczywiście wybrać moc turbiny, jednak nie masz wpływu na warunki atmosferyczne. W tym miejscu należy dodać, że przydomowe elektrownie wiatrowe nie wytwarzają prądu non-stop. Wystarczy, że pogoda jest bezwietrzna, aby te przestały pracować. W produkcji dostępne są również modele o mniejszej mocy, np. 500 W. Takie rodzaje nie są jednak praktyczne, ponieważ wystarczą jedynie do oświetlenia bramy garażowej. Ciekawym rozwiązaniem wydaje się przydomowa elektrownia wiatrowa 3 kW. Jej moc wystarczy do zasilenia energooszczędnego oświetlenia w domu, a także wspomoże działanie mniejszych sprzętów AGD. Przyjmuje się jednak, że dla jednorodzinnego domu najkorzystniejszym rozwiązaniem jest przydomowa elektrownia wiatrowa 5 kW. Jej moc umożliwi wsparcie centralnego systemu ogrzewania. Jeśli zdecydujesz się na przydomową elektrownię wiatrową, pamiętaj, że im większa moc, tym jej koszt inwestycji będzie wyższy.
Warto dodać, że elektrownie wiatrowe tworzą:
- elektrownia wiatrowa pozioma (jest zdecydowanie popularniejsza niż pionowa ze względu na wyższą efektywność),
- elektrownia wiatrowa pionowa (szacuje się, że stanowi ok. 5% elektrowni w naszym kraju).
Wady i zalety elektrowni wiatrowej
Elektrownia wiatrowa ma pewne wady i zalety. Poniższa tabela prezentuje ich zestawienie.
| Zalety | Wady |
| elektrownie wiatrowe produkują energię w sposób niezanieczyszczający środowiska | turbiny wiatrowe mogą być szkodliwe dla dzikich zwierząt (szczególnie dla ptaków oraz nietoperzy) |
| turbiny wiatrowe generują niski koszt eksploatacji ze względu na darmowy dostęp do wiatru | ich początkowy koszt jest wysoki (z czasem się zwraca) |
| turbiny wiatrowe mogą być używane nie tylko na dużych farmach, ale również w gospodarstwach domowych | niektóre turbiny wiatrowe mogą być głośne |
| farma wiatrowa produkuje minimalną ilość odpadów, w związku z czym nie ma potrzeby dostarczania wody umożliwiającej czyszczenie maszyn | niezawodność wiatru nie jest tak oczywista — słaby lub zbyt silny wiatr spowoduje wyłączenie turbiny, co z kolei przekłada się na brak produkcji energii |
Jak widzisz, trudno jest jednoznacznie stwierdzić, czy elektrownia wiatrowa jest opłacalna. Biorąc pod uwagę jej zalety — tak, jednak opierając się na jej wadach — odpowiedź na to pytanie nie wydaje się już tak klarowna.
Elektrownie wiatrowe w Polsce
Moc, jaką dysponują farmy wiatrowe w Polsce, wynosi ponad 7,6 GW. Na szczególną uwagę zasługuje pięć farm wiatrowych. Pierwszą z nich jest Potęgowo. Jej moc wynosi 219 MW. Do użytku została oddana w grudniu 2020 roku. Znajduje się powiecie sławieńskim oraz słupskim. Farma ta składa się z aż 81 turbin wiatrowych firmy General Electric o mocach 2,75 MW, a także 2,5 MW. Ciekawostką jest, że inwestycja została zrealizowana przez spółkę Potęgowo, której właścicielem jest izraelski fundusz Mashav. Całkowity koszt jej inwestycji wyniósł 1,25 mld zł. Drugą farmą wiatrową jest Margonin (swoją nazwę zawdzięcza miejscowości, w której się znajduje). Działa od 2009 r. i mieści się w województwie wielkopolskim. Farmę tworzy 60 wiatraków o łącznej mocy 120 MW. Pozwala to zaspokoić potrzeby energetyczne mniej-więcej 90 tys. gospodarstw domowych. Wiatraki zostały zlokalizowane na dwóch obszarach, których łączna powierzchnia wynosi ponad 100 km kw. Farmą zarządza EDP Renewables Polska. Trzecią wartą wspomnienia farmą wiatrową jest Banie. Znajduje się w województwie zachodniopomorskim w miejscowości Banie. Powstała w 2016 r. Tworzą ją 53 turbiny, których łączna moc wynosi 106 MW. Inwestycję pokrył Wiatromill — spółka zależna firmy Energix Renewable Energies pochodzącej z Izraela. Kolejną farmą wiatrową jest Marszewo (jej nazwa pochodzi od miejscowości znajdującej się w województwie zachodniopomorskim). Do użytku została oddana w 2013 roku. Pracuje na niej 50 turbin wiatrowych, których moc wynosi 100 MW. Właścicielem tej farmy jest TAURON Ekoenergia. Ilość rocznie produkowanej energii wynoszącej 220 GWh pozwala pokryć zapotrzebowanie energetyczne ok. 120 tys. gospodarstw domowych. Ostatnią w naszym zestawieniu jest farma wiatrowa Lotnisko. Mieści się w województwie pomorskim — w miejscowości Kopaniewo. Tworzy ją 30 turbin. Daje to łączną moc 94,50 MW. Właścicielem farmy jest PGE Energia Odnawialna. Inwestycja zajmuje powierzchnię 550 ha, a jej roczna produkcja wynosi ok. 195 tys. MWh.
Stale zwiększający się udział OZE w naszym kraju jest kluczowy do globalnego przejścia na czystą energię. Zarówno energia wiatrowa, jak i pozostałe Odnawialne Źródła Energii stanowią bardzo dobrą alternatywę dla źródeł kopalnych. Mimo tego tempo wzrostu farm wiatrowych jest mniejsze w porównaniu do fotowoltaiki.
Najczęściej zadawane pytania:
Elektrownia wiatrowa — jak działa?
Elektrownia wiatrowa opiera się na działaniu prądnicy. Na samym początku wiatr trafia na opór łopat rotora. Wtedy jego energia kinetyczna zostaje zmieniona na pracę mechaniczną w postaci ruchu obrotowego wirnika. Następnie energia obrotowa wirnika za pośrednictwem wału i przekładni zostaje przetransportowana do generatora, który zamienia ją w energię elektryczną.
Elektrownia wiatrowa — wady i zalety
Do jej zalet należą: dbanie o środowisko, niski koszt eksploatacji, różnorodność przeznaczenia oraz generowanie minimalnej ilości odpadów. Natomiast wśród wad elektrowni wiatrowej możemy wyróżnić: szkodliwe działanie dla dzikich zwierząt, początkowy wysoki koszt inwestycji, hałaśliwość niektórych turbin, czy brak niezawodności wiatru.
Elektrownie wiatrowe w Polsce — jakie są?
Do największych farm wiatrowych w naszym kraju należą: Potęgowo, Margonin, Banie, Marszewo oraz Lotnisko. Ciekawostką jest, że moc wszystkich farm wiatrowych w Polsce przekracza 7,6 GW.
