Lobbe.pl

Elektrownie wiatrowe – darmowa energia

Elektrownie wiatrowe są urządzeniami produkującymi za pomocą turbin wiatrowych czystą (bez emisji CO₂) energię elektryczną. Liderem światowej produkcji są Niemcy produkujący 40% światowej produkcji. Często montuje się kilka bądź więcej turbin koło siebie tworząc tzw. farmy wiatrowe.

Wiatr jest jednym z doskonałych źródeł energii odnawialnych, gdyż nigdy nie ustanie. Dlatego możemy czerpać z jego mocy instalując przykładowo wiatraki. Zapewne w niedalekiej przyszłości nasze oceany oraz morza będą zaopatrzone w farmy wiatrowe pozyskujące energię na szeroką skalę.

Skupmy się jednak na wiatrakach używanych na ziemi, głównie do użytku domów jednorodzinnych. Modernistyczne kraje czerpią do 18% energii ze źródeł odnawialnych, w Polsce nadal sięga kilku procent.

Korzyści zastosowania wiatru jako odnawialnego źródła energii:

• - alternatywa do coraz droższych paliw kopalnych
• - większa swoboda w stosunku do energii zagranicznych
• - profity zdrowotne dla nas wszystkich
• - redukcja gazów cieplarnianych oraz zanieczyszczeń korelujących z obróbką paliw kopalnianych
• - zredukowanie efektu cieplarnianego

Minusy tego typu elektrowni.

• - Potrzeba wielkiej powierzchni działki
• - stare modele są dość hałaśliwe, jednak nowe bywają wręcz niesłyszalne
• - wpływ na krajobraz
• - negatywny wpływ na ptaki

Gdzie warto zamontować instalacje wiatrowe?

• -Montowanie turbin wiatrowych jest sensowne jedynie w przypadku ich późniejszego efektywnego działania zależnego od parametrów geograficznych.
• - Najlepsze warunki do umiejscowienia wiatraków w Polsce występują na północy kraju – Wybrzeże (np. Puck) oraz rejony Suwałk, jak również są nimi tereny górskie. Tam średnia prędkość wiatru w skali roku (na wysokości 25/30m) utrzymuje się w granicach 5,5 m/s.
• - Należy wziąć pod uwagę również fakturę gruntu.
• - Im bardziej płaski, a jednocześnie niezagospodarowany sąsiednimi wysokimi budynkami zmniejszającymi prędkość wiatru teren, tym lepsze efekty.
• - Ważne jest aby w przypadku ferm wiatrowych stosować min. 500 m odległości od granicy sąsiednich działek.
• - Elektrownie wiatrowe są wspaniałym rozwiązaniem np. do zasilania wysp odciętych od elektryczności, schronisk górskich oraz domów leżących z dala od słupów energetycznych.

Strefy wiatrowe w Polsce.

Granicami stref są pasy o szerokości ok. 5km. Wyróżnia się 3 główne strefy oraz dwie podstrefy:

I - większość kraju, prędkość wiatru 18m/s, ciśnienie wiatru 250 Pa

II - wąski pas dookoła Zatoki Gdańskiej oraz pasmo Łysogór, jak również pas od wzniesień Pojezierza Pomorskiego do brzegu Morza Bałtyckiego. W strefie II wydzielono dwie podstrefy leżące po zachodniej stronie Władysławowa. Średnia prędkość wiatru wynosi 24 m/s, ciśnienie 350 Pa.

II a – wybrzeża do szerokości około 2 km wgłąb lądu, średnia prędkość wiatru 27 m/s, ciśnienie wiatru 450 Pa.

II b – pas wzdłuż morza oraz pasmo wydm o szerokości 200 m, średnia prędkość 30 m/s, ciśnienie 550 Pa.

III – od Pogórza Karpackiego oraz Przedgórza Sudeckiego aż do szczytów gór (włącznie), średnia prędkość wiatru wynosi 25 -50 m/s w zależności od wysokości nad poziom morza, ciśnienie zależy od wysokości n.p.m.

Technologie.

Zasada działania elektrowni wiatrowej jest następująca. Najpierw wiatr obraca łopatkami wirnika, który powoduje ruch gównego wału. Wał ten napędza prądnicę będącą generatorem elektrowni za pomocą skrzyni przekładniowej. Generator zmienia na drodze indukcji magnetycznej energię mechaniczną wiatru w prąd.

Elektrownia wiatrowa teoretycznie byłaby w stanie wyprodukować energię niezbędną do „działania” autonomicznego domku jednorodzinnego.

Gondola elektrowni wiatrowej zawiera:

• - transformator
• - przekładnie
• - generator
• - główne urządzenia sterujące
• - układy smarowania oraz chłodzenia,
• - jak również hamulec.Na szczycie, wraz z wirnikiem obraca się zgodnie z wiatrem za pomocą zębatej przekladni oraz silnika.

To budowa bardziej skomplikowanej elektrowni, a niżeli ta którą można zastosować w projektach indywidualnych umieszczając na dachu budynku, niemniej jednak można ją zastosować w przypadku dużej działki umieszczając elektrownię wiatrową prosto w gruncie.

Po krótce w skład przykładowej instalacji wchodzą:

• - fundament, w którym montujemy sprzęt
• - układ hudrauliczny wraz z chłodnicą oleju
• - najczęściej kilkuwatowa turbina wiatrowa
• - łopaty wiatrowego silnika wraz z piastami
• - wał szybko oraz wolnoobrotowy
• - siłownik przestawiania łopat
• - generator (do celów profesjonalnych stosuje się prądnice asynchroniczne)
• - przekładnia mechaniczna (zwiększa prędkość wirnika)
• - sterowanie wraz z hamulcem
• - kontroler
• - bateria (kolektor ładowania)
• - transformator
• - chłodnia
• - łożysko
• - przemiennik częstotliwości
• - wiatromierz oraz chorągiewka kierunkowa
• - serwomechanizmy kierunkowania łopat oraz elektrowni
• - dźwig (serwis obsługi)

Należy zwrócić uwagę aby wszystkie elementy były zgodne pod względem napięcia. Najczęściej spotyka się12V.

Turbiny:

• - Im dłuższe łopatki turbin tym lepsza efektywność, jednak nie mogą przekroczyć długości 100 m.
• - Powinna być w użyteczności przynajmniej 2 tyś. godzin w ciągu roku
• - Jeden megawat mocy produkuje turbina o średnicy około 50 m.
• - Turbina posiadająca pionową oś obrotu doskonale nadaje się do terenów obficie wietrznych, natomiast te o poziomej osi do terenów przeciętnie wietrznych.
• - Oficjalnie nie ma przeciwwskazań do zamontowania turbin na dachach domów, niemniej jednak trzeba pamiętać o ich możliwościach konstrukcyjnych montując turbiny o masach do kilkunastu kilogramów.
• - Turbiny posiadają liczne, sprawdzone, skuteczne zabezpieczenia przed zbyt silnym wiatrem. Przykładowo ustawiają się bokiem, przyjmują pozycję „helikoptera” lub całkowicie zatrzymują się.
• - Do mniejszych elektrowni wiatrowych, jak również dostosowana do Polskich warunków używa się turbin pierścieniowych poziomej osi obrotu oraz kilkudziesięciu łopatach. Zaczyna się obracać przy prędkości 1 m/s natomiast górna granica wynosi przykładowo 15 m/s.

Najpotężniejszym elementem wiatraka jest wirnik (wykonany z włókien szklanych oraz poliestru) zmieniający energię wiatru w mechaniczną. Następnie jest ona przekazywana do genetatora

Efektywność elektrowni wiatrowych.

• - Duża elektrownia posiada moc ok. 1 gigawat, natomiast pracuje ona średnio trzykrotnie krócej (produkując tę samą ilość energii) niż przykładowo elektrownie atomowe. Jeden megawat mocy produkuje turbina o średnicy około 50 m.
• - Mała - do zasilenia całego domu jednorodzinnego potrzebuje turbinę o mocy do 10 kW.
• - Jeden megawat mocy produkuje turbina o średnicy około 50 m.
• - Bardzo często wydatki związane z uzyskaniem pozwolenia budowy wiatraków wynoszą nawet ¼ kosztów przedsięwzięcia.
• - Małe instalacje wiatrowe współpracują z pompami ciepła oraz akumulatorami rozprowadzając energię do urządzeń domowych.
• - Ważne jest również aby wiatr występował stale w ciągu roku.

Kiedy przedsięwzięcie się zwraca.

• - Należy każdorazowo wykonać obliczenia odnośnie opłacalności zależącej od urządzeń, ich jakości oraz ilości zasilanych przez nie punktów np. oświetlenie domowe czy zasilania całego domu, bądź też sprzedaży nadwyżki.
• - Aby dobrze określić opłacalność oraz wybrać odpowiedni sprzęt trzeba oszacować jak najdokładniej prędkość wiatru w miejsc, gdzie będzie zainstalowany wiatrak.
• - Ceny sprzętu wahają się od 2500 do milionów złotych w zależności od jakości, mocy oraz od ich producenta. Przykładowo dla domku jednorodzinnego kompletny zestaw: turbina, dobrej jakości przetwornica współpracująca z np. generatorem spalinowym oraz siecią pod sprzedaż energii, wraz z akumulatorem to koszt około 70 tysięcy zł.

Ekologia.

Źródła energii czerpane z natury są naturalnym, ekologicznym pozwalającym na nieemitowanie w zależności od wielkości elektrowni setek ton gazów cieplarnianych rocznie. Jest stosunkowo tanim sposobem na uzyskanie darmowego np. źródła prądu. Nakłady finansowe zwracają się dość szybko, natomiast profity można czerpać przez długie lata pamiętaąc jedynie o konserwacji sprzętu. O tym, iż jest to bardzo dobre rozwiązanie powinno przekonać, że jest to sektor, który rozwija się najszybciej spośród całego przemysłu energetycznego tworząc dużą ilość nowych miejsc pracy dla wyskokowykwalifikowanych pracowników.