Wiatraki prądotwórcze produkują energię elektryczną z energii wiatrowej. Jednak, czy takie działanie jest opłacalne?
Z artykułu dowiesz się:
- Jakie są elektrownie wiatrowe?
- W jaki sposób działają?
- Jaka jest budowa wiatraka prądotwórczego?
- Czy warto z niego korzystać?
Właściciele gospodarstw domowych raczej nie mogą pozwolić sobie na duże elektrownie wiatrowe. Dużą korzystniejszą opcją wydają się więc małe wiatraki prądotwórcze HAWT. Na czym dokładnie polega ich działanie? Czy faktycznie warto w nie zainwestować? Jak to tego wszystkiego mają się kwestie pozwoleń i formalności? Wszystkiego dowiesz się z dalszej części artykułu.
Rodzaje elektrowni wiatrowych
Elektrownie wiatrowe możemy podzielić w zależności od osi ruchu obrotowego wirnika na:
- turbiny wiatrowe poziome (ang. HAWT — Horizontal Axis Wind Turbines),
- turbiny wiatrowe pionowe (ang. VAWT — Vertical Axis Wind Turbines).
Należy dodać, że w Polsce najczęściej stosowanymi są turbiny poziome. Szacuje się, że stanowią aż 95% elektrowni wiatrowych w naszym kraju. Swoją popularność zawdzięczają wyższej efektowności od swoich pionowych odpowiedników. Jednak ich praca generuje dosyć duży hałas. Oprócz tego muszą ustawione „na wiatr”. Turbiny pionowe nie mają takich wymagań. Wiatraki poziome można zobaczyć przede wszystkim na wietrznych obszarach Polski jako interesujący element krajobrazu. Co ciekawe — wiatrak prądotwórczy pionowy swoim wyglądem przypomina bardziej stację radiową.
Czym jest i jak działa przydomowa elektrownia wiatrowa?
Przydomową elektrownię wiatrową tworzy zespół połączonych ze sobą urządzeń wytwarzających oraz magazynujących energię elektryczną. Wiatraki prądotwórcze, które można znaleźć w przydomowej elektrowni, produkują energię na mniejszą skalę (niż, chociażby te pracujące na dużych farmach wiatrowych). Oznacza to, że spełniają potrzeby pojedynczego gospodarstwa domowego. Jeśli zdecydujesz się przydomową elektrownię wiedz, że ta nie jest obarczona wymagającymi przepisami. Zupełnie inaczej wygląda sytuacja w przypadku dużych wiatraków znajdujących się na wspomnianych już farmach, które muszą spełniać określone wymogi dotyczące ich odległości od budynków mieszkalnych ze względu na generowany hałas. Warto również dodać, że wysokość takiego wiatraka prądotwórczego wynosi od 85 do 139 metrów. Działanie przydomowej elektrowni wiatrowej wcale nie jest skomplikowane. Wykorzystuje ona bowiem turbiny wiatrowe do przekształcenia energii kinetycznej mas powietrza w energię elektryczną.
Proces ten można zapisać w następujących czterech krokach:
- Powietrze porusza łopatami wirnika znajdującego się w turbinie.
- Powietrze wprawia w ruch wiatrak, który za pośrednictwem przekładni jest przekazywany do generatora.
- Działanie generatora przypomina prądnicę, która wytwarza prąd.
- Wytworzony prąd jest przekazywany do gospodarstwa domowego za pomocą falownika.
Oczywiście, wiatraki prądotwórcze generują energię, która jest przyjazna dla środowiska naturalnego, a co za tym idzie — ekologiczna.
Co wchodzi w skład przydomowej elektrowni wiatrowej?
W skład przydomowej elektrowni wiatrowej wchodzą trzy główne elementy. Najważniejszym z nich jest turbina. To właśnie jej parametry konstrukcyjne wpływają na właściwości całej elektrowni. Chodzi przede wszystkim o jej moc oraz prędkość obrotową. Kolejnym elementem elektrowni wiatrowej jest wirnik. Najczęściej posiada trzy płaty (występują również modele jedno-, dwu-, a także wielopłatowe). Wirnik znajduje się wale wolnoobrotowym. Jego obroty są przekazywane do wału szybkoobrotowego za pośrednictwem skrzyni przekładniowej. Wał jest natomiast połączony z wałem generatora. Ten wraz z transformatorem, przekładnią oraz urządzeniami sterującymi znajduje się w gondoli, która zawiera m.in. układy chłodzenia, smarowania i hamulec. Silniki, a także przekładnia zębata znajdujące się na szycie wieży obracają gondolę i wirnik. Kolejnym równie ważnym elementem przydomowej elektrowni wiatrowej jest generator. Jak wcześniej wspomnieliśmy — to właśnie on zamienia energię kinetyczną ruchu obrotowego wirnika w energię elektryczną. Generator powinien być odpowiednio dobrany do turbiny wiatrowej. Tylko wtedy umożliwi rozruch nawet przy słabym wietrze. Przykładowo — generator o zbyt dużej masie nie pozwoli rozkręcić się wirnikowi w niezbyt wietrzny dzień. Co więcej — powinien wytwarzać znamionowe napięcie. Generatory możemy podzielić na synchroniczne (prądnice) oraz asynchroniczne (alternatory).
Wady i zalety przydomowej elektrowni wiatrowej
Zanim zdecydujesz się na inwestycję w przydomową elektrownię wiatrowej, powinieneś wziąć pod uwagę jej wady oraz zalety. Ich zestawienie w poniższej tabeli z pewnością pomoże Ci dokonać właściwego wyboru. Pamiętaj, aby dobrze przemyśleć jej zakup.
| Zalety | Wady |
| darmowa energia — do wytworzenia energii elektrycznej, wiatrak prądotwórczy przydomowy potrzebuje jedynie wiatru. | wysokie koszty inwestycji — dofinansowania na instalację pozwolą Ci co prawda obniżyć jej koszty, jednak ich nie zredukują. |
| możliwość gromadzenia nadwyżek energii — pomocne są tutaj przede wszystkim magazyny energii, które wykorzystują akumulatory. | przestój w produkcji energii — turbiny będą ją produkować tylko i wyłącznie podczas wietrznej pogody (w innym przypadku jest to niemożliwe). |
| cicha praca — przydomowe turbiny wiatrowe nie hałasują, w związku z czym nie będą przeszkadzać ani Tobie, ani Twoim sąsiadom. | zróżnicowany czas zwrotu inwestycji — trudno jest jednoznacznie określić, w jakim czasie uzyskasz zwrot inwestycji, ponieważ ten zależy od różnorodnych czynników. |
| możliwość uzyskania dopłat — dzięki nim koszt przydomowej elektrowni wiatrowej będzie znacznie niższy. | konieczność występowania innych źródeł energii — pamiętaj, że elektrownia wiatrowa nie może być jedynym źródłem prądu. Traktuj ją jako wsparcie już istniejącej instalacji. |
| dbanie o środowisko — przydomowa elektrownia wiatrowa pozwala zmniejszyć emisję dwutlenku węgla, smogu, czy innych zanieczyszczeń. | mniejsza efektywność w przypadku terenów o niższym nasileniu wiatru — są to głównie obszary północnej, środkowej oraz zachodniej Polski. |
Wiatrak prądotwórczy z pewnością jest opłacalnym rozwiązaniem. Jego cena jest uzależniona, chociażby od mocy turbiny. Jeśli ta wynosi 3kW, średni koszt budowy wyniesie ok. 20 tys. zł. W przypadku mocy wynoszącej 5kW cena wzrośnie do 35-40 tys. zł. Dodajmy jeszcze, że pozwolenie na przydomową elektrownię wiatrową nie zawsze jest wymagane. Nie musisz się o nie ubiegać, jeśli planujesz mikroinstalację. Ta nie może przekroczyć mocy 40kW, a wysokość turbin nie może być wyższa niż 3 metry. Jeśli montujesz ją na budynku, także nie powinna wykraczać więcej niż 3 metry nad jego obrys, a sama instalacja nie powinna ingerować w konstrukcję dachu. Pozwolenie na budowę nie jest co prawda wymagane, jednak zamiar budowy takiej elektrowni należy zgłosić w Urzędzie Gminy.
Zdolność wytwórcza elektrowni wiatrowych wynosi od 20 do 25%. W praktyce mamy więc do czynienia z sytuacją, w której elektrownia na 100 dni przepracowuje mniej więcej 20-25 dni (uwzględniając przy tym optymalną prędkość wiatru). Wiatraki prądotwórcze mogą być użytecznym źródłem dodatkowej energii elektrycznej. Zanim zdecydujesz się na instalację tego typu, zastanów się nad opłacalnością takiej decyzji.
Najczęściej zadawane pytania:
Turbiny wiatrowe — rodzaje
Turbiny wiatrowe ze względu na oś ruchu obrotowego wirnika możemy podzielić na:
• turbiny wiatrowe poziome (ang. HAWT — Horizontal Axis Wind Turbines)
• turbiny wiatrowe pionowe (ang. VAWT — Vertical Axis Wind Turbines)
W Polsce dużo większą popularnością cieszą się turbiny wiatrowe poziome. Wykazują wyższą efektywność niż ich pionowe odpowiedniki.
Przydomowa elektrownia wiatrowa — jak działa?
Jej działanie wcale nie jest skomplikowane i zawiera się w kilku krokach. Na samym początku powietrze porusza łopatami wirnika, który znajduje się w turbinie. Następnie powietrze wprawia w ruch wiatraki, który za pośrednictwem przekładni jest przekazywany do generatora wytwarzającego prąd. Ostatnim krokiem jest przekazanie przez falownik uzyskanej energii elektrycznej gospodarstwu domowemu.
Przydomowa elektrownia domowa — wady i zalety
Zaletami przydomowej elektrowni domowej są: darmowa energia, możliwość gromadzenia nadwyżek energii, cicha praca, możliwość uzyskania dofinansowania, czy dbanie o środowisko. Natomiast wśród jej wad można wyróżnić: wysokie koszty inwestycji (mimo dopłaty), przestój w produkcji energii, zróżnicowany czas zwrotu inwestycji, konieczność występowania innych źródeł energii, a także mniejsza efektywność w przypadku terenów o niższym nasileniu wiatru.
