Mała elektrownia wiatrowa może funkcjonować
jako dodatkowe lub samodzielne
źródło energii. W sytuacji, gdy
instalacja uzupełnia zasilanie budynków
podłączonych do sieci elektroenergetycznej,
turbina jest przeważnie wykorzystywana
do dostarczania energii na wydzielony
obwód, np. oświetleniowy lub też
dostarcza energię elektryczną do działania
ogrzewania podłogowego; innym
przykładem zastosowania jest ogrzewanie
wody.
Głównym elementem turbiny wiatrowej
jest wirnik, który przekształca energię
wiatru w energię mechaniczną. Z tej z kolei
generator produkuje energię elektryczną.
Rocznie system może wyprodukować
taką ilość energii elektrycznej, która odpowiada
25% iloczynu mocy nominalnej
turbiny oraz liczby godzin pracy (przy
mocy minimalnej 4 kW będzie to 4 kW
x 24 h x 365 dni x 25% = 8 760 kWh rocznie).
Na zaspokojenie potrzeb domu jednorodzinnego
(ok. 4500 kWh) wystarczy
instalacja o mocy nominalnej na poziomie
2 kW. Należy poza tym pamiętać, że turbiny
wiatrowe najczęściej magazynują
część energii w akumulatorach – nadwyżkę
można wykorzystać np. w bezwietrzny
dzień. Jednocześnie warto zauważyć,
że akumulator jest stabilizatorem dla urządzeń
przetwarzających energię elektryczną,
łagodzącym skutki nierównomiernej
wydajności urządzeń OZE.
W inwestycjach prywatnych wykorzystuje
się turbiny o poziomej osi obrotu tylu
HAWT (czyli horizontal axis wind turbine)
oraz pionowej osi obrotu typu VAWT
(vertical axis wind turbine). Układy poziome
stanowią niemal 95% realizowanych
instalacji, co wynika przede wszystkim
z niższej ceny rozwiązania.
Małe elektrownie wiatrowe o poziomej
osi obrotu skonstruowane są z obrotnicy
oraz prądnicy zabudowanych wewnątrz
gondoli, steru regulacji kierunkowej,
wirnika i sterownika elektronicznego
kontrolującego i regulującego pracę
urządzenia.
przeznaczone
dla odbiorców indywidualnych
i dla małych firm. Ze względu na możliwość
montowania ich w bezpośrednim sąsiedztwie
gospodarstw domowych są tak
zaprojektowane, żeby były nie uciążliwe
dla użytkowników i proste w obsłudze.
Modele elektrowni wiatrowych o mocy
do 5 kW zwykle, ze względu na prostotę
montażu i koszty, montuje się ma masztach
z linami odciągowymi. Większe
elektrownie zwykle stają na konstrukcjach
wolnostojących.
Elektrownia wiatrowa może wytworzyć
tylko tyle energii ile odbierze od wiatru.
Mylnym jest przekonanie, że elektrownia
wiatrowa o mocy znamionowej powiedzmy
3 kW, tyle właśnie mocy zawsze wytwarza.
Zrozumiałym jest przecież, że jeżeli
nie ma wiatru, to elektrownia nie jest
w stanie wyprodukować żadnego prądu.
Przy małej prędkości wiatru tej energii
będzie mało, a przy dużej dużo. Jak więc
policzyć ile faktycznie prądu wytworzy
elektrownia wiatrowa? Od razu odpowiadamy,
że opieranie się tylko na średniej
prędkości wiatru jest niewłaściwym
podejściem. Dlaczego? Ano gdyby tylko
przyjąć średnią prędkość wiatru, to
wyjdzie wynik nieprawdziwy, zaniżony.
W rzeczywistości bowiem w ciągu okresu
pracy występują wiatry o większej i mniejszej
sile. Te o mniejszej sile są mało znaczące.
Te o większej sile mogą umożliwić
wyprodukowanie kilka razy więcej energii
niż to wynika tylko ze średniej prędkości.
Wraz ze wzrostem prędkości wiatru,
ilość wytworzonej energii rośnie bardziej
niż prędkość wiatru. Dlatego dla prawidłowego
pomiaru należy uwzględnić ilość
dni (dla dokładnych ilość godzin), w których
będzie określona prędkość wiatru
i zsumować dla tych małych okresów
ilość wytworzonej energii. Może powstać
też pytanie: dlaczego przy dużych prędkościach
wiatru (powyżej 14 m/s) nasze elektrownie wiatrowe pracują mniejszą
mocą. Spowodowane jest to ograniczeniami
konstrukcyjnymi. Elektrownia musi
dobrze pracować już przy małej prędkości
wiatru, w warunkach jakie występują
najczęściej. Przy większych prędkościach
wiatru elektrownia ma za zadanie przede
wszystkim przetrwać (energia wiatru jest
zbyt duża) i wówczas nie może już efektywnie
produkować prądu.
Elektrownie VAWT, jak każde urządzenie, mają swoje wady i zalety. Niewątpliwie do zalet należy cicha praca (niskie obroty), brak silnych drgań, bezpieczeństwo dla ptaków. Do wad zaliczyć należy przede wszystkim dużą masę, koszty części, niską sprawność. Elektrownie o pionowej osi obrotu są produktem przygotowanym dla specjalnych warunków i dla klientów, którym zależy głownie na zaletach tych elektrowni. Klienci ci muszą się liczyć z mniejszą wydajnością. W zamian za to mogą montować elektrownie bezpośrednio na budynku czy w najbliższym sąsiedztwie zabudowań, jak również w miejscach, gdzie nie uzyskaliby zgody na postawienie klasycznej elektrowni. Oczywistym jest przecież, że z powierzchni jaką posiada elektrownia pionowej osi obrotu połowa (w praktyce nawet zaledwie 45%) pracuje na wytworzenie energii, a druga połowa stanowi opór uniemożliwiający uzyskanie większej sprawności. Stąd wydajność takiej elektrowni jest na poziomie 40%. Moc uzyskiwana jest z energii wiatru, a ta jest liczona w trzeciej potędze prędkości. Stąd mamy wzór, że energia jaką wytworzy generator będzie wprost proporcjonalna do powierzchni łopat wirnika pomnożonej przez prędkość wiatru do trzeciej potęgi pomnożonej przez sprawność elektrowni. Elektrownie wiatrowe VAWT posiadują dużą masę bezwładności – stąd porywy wiatru nie są w stanie zwiększyć chwilowej mocy wytwarzanej przez elektrownię. Takie porywy liczy się do średniej pomiarowej prędkości wiatru, ale nie generują przyrostu mocy. Natomiast chwilowe zaniki wiatru powodują natychmiastowe wytracenie energii wirnika, który po prostu przyhamowuje. Stąd oczywistym musi być fakt, że w warunkach laboratoryjnych wynik pomiaru wytworzonej energii przy stałej prędkości wiatru będzie inny (wyższy) niż wynik pomiaru wytworzonej energii dla średniej prędkości wiatru w czasie pomiarów w środowisku naturalnym.
WAŻNE!
Turbina nie może pracować samodzielnie bez obciążenia tzn. bez podłączonego
kontrolera (ewentualnie inwertera pełniącego, między innymi, funkcję kontrolera
elektrowni wiatrowej). Kontroler na swym wyjściu generuje prąd stały (DC)
i w przypadku, gdy występuje konieczność podłączenia do zestawu elektrowni
wiatrowej odbiorników prądu zmiennego (czyli takiego jaki występuje w sieci),
należy skorzystać z przetwornicy (ewentualnie inwertera, który także posiada
funkcjonalność przetwornicy).
Wszystkie elektrownie wiatrowe kiedy osiągną już obroty umożliwiające ładowanie akumulatorów pracują mniej więcej przy stałej prędkości obrotowej. Wynika to z faktu uzyskania poziomu napięcia aktualnego naładowania akumulatorów. Przy większej sile wiatru wzrasta wówczas jedynie moc wytwarzana przez generator (w praktyce rośnie prąd ładowania) bez zwiększania prędkości obrotowej. Elektrownie wiatrowe „lubią” stały wiatr. Chwilowe podmuchy wiatru nie są specjalnie wykorzystane przez generator ponieważ wprowadzają zaburzenia w ruchu wiatru (zawirowania).
Mikroinstalacja – to instalacja Odnawialnego Źródła Energii (OZE) o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej nie większej niż 40 kW. Sposób podłączenia źródła mikroinstalacji do sieci ENERGA-OPERATOR SA jest zależny od jej mocy zainstalowanej i wyróżnia się dwa tryby podłączenia: 1. Proces przyłączenia w trybie zgłoszenia, 2. Proces przyłączenia w trybie umowy o przyłączenie.
Przyłączenia mikroinstalacji w trybie zgłoszeniowym
może dokonać odbiorca końcowy,
który: dokonuje zakupu energii na własny
użytek (nie zalicza się do tego energii elektrycznej
zakupionej na potrzeby wytwarzania,
przesyłania lub dystrybucji), jest stroną umowy
o świadczenie usług dystrybucji energii
elektrycznej lub umowy kompleksowej - niezależnie
od tego czy jest osobą fizyczną, czy
prowadzi działalność gospodarczą.
Wytwarzanie energii elektrycznej w mikroinstalacji
nie wymaga uzyskania koncesji na wytwarzanie
energii. Zgodnie z Ustawą o odnawialnych
źródłach energii tryb przyłączenia
mikroinstalacji na zgłoszenie różni się w zależności
od statusu odbiorcy końcowego, rozróżnia
się prosumenta i wytwórcę w mikroinstalacji
nie będącego prosumentem.
Prosumentem jest odbiorca końcowy dokonujący
zakupu energii elektrycznej
na podstawie umowy kompleksowej, wytwarzający
energię elektryczną wyłącznie
z odnawialnych źródeł energii w mikroinstalacji
w celu jej zużycia na potrzeby
własne, niezwiązane z wykonywaną działalnością
gospodarczą regulowaną ustawą
z dnia 2 lipca 2004 r. o swobodzie działalności
gospodarczej.
Prosumentem może być:
Wytwórcą w mikroinstalacji, w myśl ustawy OZE, jest odbiorca końcowy niebędący prosumentem.
Tryb umowy o przyłączenie będzie obowiązywał,
gdy moc zainstalowana jest większa od dotychczasowej
mocy przyłączeniowej punktu poboru
lub jest to całkowicie nowy punkt poboru.
Tryb umowy o przyłączenie dla instalacji OZE
realizowany jest jako nowe przyłącze i obowiązujące
jest dla niego postępowanie identyczne
jak w procesie przyłączenia.
Wnioskodawca składa do ENERGA-OPERATOR
SA wniosek o określenie warunków
przyłączenia mikroinstalacji do sieci
elektroenergetycznej wraz z kompletem następujących
załączników
W przypadku kompletności wniosku o określenie
warunków przyłączenia, ENERGAOPERATOR
SA w terminie 30 dni od dnia
złożenia kompletnego wniosku określa warunki
przyłączenia i przesyła je do Wnioskodawcy
wraz z projektem umowy o przyłączenie.
Warunki przyłączenia są ważne 2 lata
od dnia ich doręczenia Wnioskodawcy
(Podmiotowi Przyłączanemu). W tym okresie
należy zawrzeć umowę o przyłączenie,
w przeciwnym wypadku warunki przyłączenia
utracą ważność.
Podpisanie umowy jest podstawą do rozpoczęcia
realizacji procesu inwestycyjnego,
którego efektem będzie przyłączenie mikroinstalacji
do sieci elektroenergetycznej (dotyczy
sytuacji gdy sieć elektroenergetyczna wymaga
budowy przyłącza lub/i rozbudowy sieci).
Po obustronnym podpisaniu umowy
o przyłączenie, rozpoczyna się proces realizacji
przyłączenia, który składa się z dwóch
głównych etapów – opracowania dokumentacji
projektowej i wybudowania urządzeń
koniecznych do zasilenia obiektu. Przyłączenie
obiektu do sieci ENERGA-OPERATOR
SA nastąpi po zrealizowaniu następujących
obowiązków stron wynikających
z umowy tj.:
Powyższe nie dotyczy sytuacji, gdy sieć elektroenergetyczna nie wymaga budowy przyłącza lub/i rozbudowy sieci. Wówczas przyłączenie mikroinstalacji do sieci ENERGA-OPERATOR SA nastąpi po zrealizowaniu następujących obowiązków stron wynikających z umowy tj.:
Instalację elektrowni wiatrowej należy zacząć od wyboru miejsca, które nie jest osłonięte od wiatru. Wydaje się to oczywiste, ale często patrząc z poziomu gruntu może się wydawać, że na pewnej wysokości jest już otwarta przestrzeń, tymczasem pobliskie drzewa lub budynki mają często więcej niż 15 m. W takim wypadku należało by zastosować odpowiednio wysoki maszt, ale problem jest taki, że koszt wysokiego masztu może przekroczyć cenę samego urządzenia. Dlatego przyjmuje się, że wiatrak powinien stać na wzgórzu lub na terenie płaskim o niskiej zabudowie bez wysokiego zadrzewienia. Niestety posiadając grunt o małej powierzchni często nie ma wyboru. Z drugiej strony posiadając nawet dużą działkę często odległość od potencjalnej, najlepszej lokalizacji, do najbliższego przyłącza elektrycznego może być na tyle znacząca, że płożenie przewodów od wiatraka do sieci może okazać się karkołomnym przedsięwzięciem. Na całe szczęcie przydomowe turbiny wiatrowe są budowane z uwzględnieniem niezbyt idealnych warunków wietrzności. Zwykle wiatraki przydomowe montuje się na masztach 6-12 m. Wiatrak nie jest dla każdego i jeżeli w pobliżu potencjalnej instalacji jest las, to należy odpuścić sobie montaż elektrowni wiatrowej. Jedno drzewo nie stanowi większego problemu, szczególnie, że w zimie, kiedy potrzeba najwięcej energii drzewa bez liści nie są wielką przeszkodą.
Ilość uzyskanej energii z elektrowni wiatrowej bardziej zależy od warunków lokalnych niż położenia geograficznego. Wiadomo, że więcej wiatrów mamy na wybrzeżu czy w pasie górskim, jednak na tych samych terenach ukształtowanie terenu często jest na tyle urozmaicone, że można trafić w dołek. Tak to jest z wiatrem, że kiedy przemieszczają się masy powietrza, to w jednym obszarze nie ma wiatru, ale w innym miejscu taka sama ilość powietrza musi się przemieścić i tam wieje mocniej. Jest to szczególnie odczuwalne na niższych wysokościach, gdzie czuje się „przeciąg”. Takie miejsca są idealne do budowy elektrowni wiatrowych. Na terenach równinnych wiatry zwykle są przeciętne, ale za to stabilne, bez gwałtownych podmuchów. Turbiny wiatrowe „lubią” stały przepływ wiatru. W przypadku zbyt silnych podmuchów muszą zostać zatrzymane. Dlatego konstruując łopatki turbin uwzględnia się przeciętne warunki, jakie występują najczęściej na danym obszarze. Dzięki temu można montować wiatraki niemal w każdym miejscu bez większych obaw o ich wydajność.
Na samą instalację generatora wiatrowego do celów domowego gospodarstwa nie są wymagane żadne pozwolenia, tak jak nie wymaga się pozwoleń na montaż anteny satelitarnej czy flagi. Z drugiej strony każda konstrukcja, która posiada fundament wymaga pozwolenia na budowę. Na całe szczęście większość przydomowych wiatraków można montować na masztach z linami odciągowymi bez fundamentów. Są to konstrukcje nietrwale związane z gruntem i żadne pozwolenia budowane nie są zwykle wymagane. Wyjątkiem będą tereny chronione, gdzie nie można niczego montować bez zgody władz. Szczególną zaletą masztów z odciągami są dużo niższe koszty samego masztu i całej budowy. Taki masz można samodzielnie postawić, podobnie jak na żaglówce składa się maszt przepływając np. pod mostem. Niestety wadą tego rozwiązania jest konieczność regulacji lin, przynajmniej dwa razu w roku. Poza tym taka konstrukcja zajmuje nieco więcej miejsca niż zwykły słup wolnostojący. W przypadku wieży wolnostojącej wymagane jest pełne pozwolenie na budowę. Zebranie wszystkich wymaganych dokumentów jest dość czasochłonne i kosztowne. Dodatkowo koszty samego fundamentu i słupa wskazują raczej na zastosowanie tego rozwiązania dla większych elektrowni wiatrowych, ponad 10 kW.
Czas zwrotu z inwestycji w elektrownię wiatrową zależy od wielu czynników. Podstawowe to koszty urządzenia, koszty instalacji, ilości i sposobu zagospodarowania wyprodukowanej energii. W przypadku instalacji wyspowych (niezależnych od sieci energetycznej) dochodzą jeszcze koszty akumulatorów. Każdą inwestycję należy przeliczyć indywidulanie uwzględniając zapotrzebowanie na energię. Ponieważ najczęściej do celów przydomowych wykorzystywane są elektrownie o mocach od 500 W do 2 kW wybierzemy dla przykładu średni model 1kW. Całkowite koszty urządzenia zamykają się w kwocie 6500 zł. Koszt montażu w tym wypadku można pominąć, ponieważ wiatrak jest przeznaczony do samodzielnej instalacji przez użytkownika. Zakładamy, że wiatrak będzie zamontowany w przeciętnych warunkach wietrzności i będzie wytwarzał 1/3 swojej mocy znamionowej czyli około 300 W. Zakładamy, że cała energia zostanie wykorzystana na własne, bieżące potrzeby odbiorcy. Przyjmiemy koszt zaoszczędzonej energii na 0,50 zł/kWh. Stąd wynika, że przedmiotowy wiatrak wyprodukuje 300 W x 24 h x 365dni = 2628000 Wh = 2628 kWh rocznie. Czyli rocznie zaoszczędzi 2628 kWh x 0,50 zł/kWh = 1314 zł (ponad 100 zł mniej z rachunku za energię elektryczną miesięcznie). Z powyższego mamy: 6500 zł/1314 zł = 4,95, zwrot w 5 lat. Należy tu zwrócić szczególną uwagę, że każda instalacja jest inna i inne są warunki jej zwrotu. Jednak przyznaję, że niemal w każdych warunkach instalacja się zwraca w sensownym okresie czasu i na pewno jest inwestycją ekonomiczną nie wspominając już o niebanalnych efektach ekologicznych.
Jesteś zainteresowany podobnymi produktami lub usługami?
Kliknij w wybraną wizytówkę, żeby dowiedzieć się więcej.