Elektrownia wiatrowa

Elektrownia wiatrowa - definicja to zespół urządzeń produkujących energię elektryczną, wykorzystujących do tego turbiny wiatrowe. Energia elektryczna uzyskana z wiatru jest uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa.

Wydajność Aby uzyskać 1 MW (megawat) mocy, wirnik turbiny wiatrowej powinien mieć średnicę około 50 metrów. Ponieważ duża konwencjonalna elektrownia ma moc sięgającą nawet 1GW (gigawata), tj MW, to jej zastąpienie wymagałoby użycia nawet do 1000 takich generatorów wiatrowych. W niektórych krajach budowane są elektrownie wiatrowe składające się z wielu ustawionych blisko siebie turbin - tzw. farmy wiatrowe. Na polskim wybrzeżu Bałtyku oddano do użytku w 2006 roku taką farmę w miejscowości Tymień (25 wiatraków o mocy 2 MW każdy = 50 MW).

Turbiny wiatrowe

Rodzaje elektrowni Ze względu na moc elektrownie wiatrowe dzieli się na modele: -mikro -małe -duże

Mikroelektrownie Mikroelektrownie wiatrowe to modele poniżej 100 Watów (W) mocy. Używa się ich najczęściej do ładowania baterii akumulatorów stanowiących zasilanie obwodów wydzielonych - tam, gdzie nie ma sieci elektroenergetycznej, lub z jakiegoś powodu nie chce się z niej korzystać. Takie elektrownie można wykorzystać do zasilania przez akumulatory części oświetlenia domu: pojedynczych lamp, a nawet poszczególnych pomieszczeń czy urządzeń

Małe elektrownie Małe elektrownie wiatrowe to nieco większe modele o mocy od 100 W do 50 kW. Modele z tej grupy mogą zapewniać energię elektryczną w pojedynczych gospodarstwach domowych, a nawet w małych firmach. W warunkach przydomowych najpopularniejsze są elektrownie 3-5 kW. Moc takich elektrowni, wspomagana energią zmagazynowaną w akumulatorach, wystarczy nierzadko do zasilania oświetlenia, układów pompowych, sprzętu i urządzeń domowych.

Duże elektrownie Duże elektrownie wiatrowe (w praktyce powyżej 100 kW), oprócz tego, że mogą zasilać dom, stosowane są przede wszystkim do wytwarzania prądu, który sprzedaje się sieci elektroenergetycznej. Taka elektrownia musi spełniać szczegółowe wymagania lokalnego operatora sieci, potrzebna jest też oczywiście jego zgoda na takie przyłączenie.

Ile uzyskamy prądu? Ile uzyskamy prądu? Dobrze dobrana i usytuowana elektrownia wiatrowa może wytworzyć rocznie taką ilość energii elektrycznej, jaka odpowiada 10-20% iloczynu mocy nominalnej instalowanej turbiny oraz liczby godzin w ciągu roku (24 h×365). W tak wyliczonej wielkości uwzględnione są zarówno okresy bezwietrzne, jak i te, kiedy prędkość wiatru jest mniejsza lub większa od tej, przy której elektrownia wiatrowa produkuje moc nominalną. Otrzymany wynik, mimo że szacunkowy, z pewnością pomoże w uzmysłowieniu i urealnieniu oczekiwań. Szczegółowej oceny produkcji energii dokonać można dopiero po uwzględnieniu zasobów wietrzności w konkretnej lokalizacji oraz właściwości dobranego typu elektrowni wiatrowej.

Ile to kosztuje (ceny netto) Mała, nowa elektrownia wiatrowa o mocy: 100 W - ok. 150 euro (615 zł) 500 W - ok. 750 euro (3000 zł) 2-3 kW - ponad 2500 euro ( zł) 15 kW - ok euro ( zł) Im mniejsza moc elektrowni, tym zwykle dłuższy czas zwrotu poniesionych kosztów.

Budowa turbiny wiatrowej

Główny element siłowni wiatrowej to wirnik przekształcający energię wiatru w energię mechaniczną, z której z kolei generator produkuje energię elektryczną. Osadzony na wale wolnoobrotowym wirnik posiada zwykle trzy łopaty, wykonane ze wzmocnionego poliestrem włókna szklanego. Wirnik obraca się najczęściej z prędkością od 15 do 30 obrotów na minutę. Prędkość ta zostaje następnie zwiększona przez przekładnię do 1500 obrotów na minutę. Przekładania połączona jest z wałem szybkoobrotowym, a ten z kolei z generatorem.

Generator, przekładnia, a także monitorujący siłownię system sterowania oraz układy smarowania, chłodzenia i hamulec umieszczone są w gondoli, zamocowanej wraz z wirnikiem na stalowej wieży o wysokości od 30 do 100 m. Na szczycie wieży znajduje się silnik i przekładnia zębata, których zadaniem jest obracanie wirnika i gondoli w kierunku wiatru. Budowa siłowni wiatrowych o niewielkich mocach jest znacznie prostsza. Nie posiadają one na przykład mechanizmów ustawienia łopat, a ich konstrukcja umożliwia wyłączenie elektrowni poprzez pionowe ustawienie wirnika.

Rodzaje turbin Turbiny o poziomej osi obrotu Najbardziej rozpowszechnione są turbiny o poziomej osi obrotu, składające się z wysokiej wieży, zakończonej przypominającym śmigło wirnikiem. Wirnik posiada zwykle trzy łopaty, choć istnieją także konstrukcje, w których łopat jest mniej – dwie lub nawet jedna – bądź więcej – przykładem mogą być kilkunastołopatowe wiatraki amerykańskie, używane do napędzania pomp wodnych.

By osiągnąć maksymalną efektywność, turbiny o poziomej osi obrotu muszą być zwrócone dokładnie w kierunku wiatru, umiejscowienie wirnika w stosunku do wiejącego wiatru może być jednak różne. Wśród turbin o poziomej osi obrotu wyróżnia się: turbiny, w których wirnik znajduje się przed masztem i turbiny, o wirniku zamocowanym za masztem.

Turbiny o pionowej osi obrotu Niewielki procent wszystkich turbin wiatrowych stanowią turbiny o pionowej osi obrotu. Ich przykłady to: przypominająca z wyglądu trzepaczkę do ubijania piany turbina Darrieusa, wynaleziona we Francji w latach 20. minionego wieku oraz wynaleziona w Finlandii turbina Savoniusa, która widziana z góry kształtem przypomina literę „s”.

Turbina ta nie powinna być stosowana w rejonach o nienajlepszych warunkach wiatrowych, ponieważ nie może osiągać prędkości większej, niż prędkość wiejącego w danej chwili wiatru. Mniej wydajna niż turbina o poziomej osi obrotu, osiągająca małe prędkości turbina Savoniusa nie nadaje się do produkcji energii elektrycznej, może być za to wykorzystywana do mielenia ziarna, pompowania wody i wielu innych zadań.

Turbina mała czy duża? Moc zainstalowana współczesnych parków wiatrowych dochodzi nawet do setek MW. Wraz z jej wzrostem zwiększa się także moc i – co za tym idzie – rozmiar pojedynczych turbin, produkujących energię elektryczną o wartości nawet kilku MW

Zmiany mocy zainstalowanej oraz rozmiarów średnicy wirnika pojedynczej elektrowni wiatrowej

Tak duże turbiny wiatrowe wymagają jednak szczególnie dobrych warunków wiatrowych i rozległych niezabudowanych terenów. Nie wszędzie występują takie warunki, poza tym stosowanie dużych turbin wiatrowych pociąga za sobą pewne problemy.

Duże turbiny wiatrowe: Turbiny te sprawdzają się zwłaszcza: na terenach o mniej korzystnych warunkach wiatrowych, gdzie potrzebne są niewielkie ilości energii elektrycznej, na dalekiej północy, gdzie ilość światła jest niewielka i małe turbiny wiatrowe efektywniej niż ogniwa fotowoltaiczne zasilają stacje telefonii komórkowej, w warunkach ekstremalnych, przy bardzo silnych wiatrach, w skrajnych temperaturach.

Małe turbiny wiatrowe można z powodzeniem wykorzystywać: na jachtach i łódkach, do podświetlania tablic informacyjnych nocą, do zasilania systemów sygnalizacyjnych, do zasilania systemów pomiarowych, do ładowania baterii.

ZALETY Czyste źródło odnawialnej energii. WADY Wysokie koszty budowy i utrzymania. Ingerencja w krajobraz, instalacja wiatraków zajmuje rozległe obszary stracone dla rolnictwa.. Hałas turbin. Zależność od wiatru. Zakłócają odbiór fal radiowych i telewizyjnych.

Wpływ na klimat Elektrownie wiatrowe mogą wpływać na lokalny klimat - większe skupiska wiatraków mogą być przyczyną zmniejszenia prędkości wiatru (Roy i inni, 2004). Keith i inni (2004) oceniają, że bardzo duże ilości energii generowane przez elektrownie wiatrowe mogą wpływać na klimat w skali kontynentalnej, ale mają minimalny wpływ na zmiany temperatury.

Energetyka wiatrowa - Europa

Energetyka wiatrowa w Polsce

Energetyka wiatrowa w Polsce dzisiaj W Polsce działa obecnie 58 elektrowni wiatrowych o łącznej mocy 58 MW, są to elektrownie podłączone do sieci, oprócz tego mamy na terenie naszego kraju elektrownie wiatrowe o mocy mniejszej niż 1MW, które nie wymagają koncesji a czasem nawet pozwolenia na budowę.

Film – morska farma wiatrowa

Film – farma wiatrowa

Źródła: Odnawialne źródła energii jako element rozwoju lokalnego, EC BREC/IMBER,

KONIEC Dziękujemy! Opracowanie: Patryk Krupa