Smaller Default Larger

Małe elektrownie wiatrowe

Czym jest mała energetyka wiatrowa?

Elektrownia wiatrowa to urządzenie, które zamienia energię ruchu mas powietrza w energię kinetyczną ruchu obrotowego wirnika elektrowni. Następnie wirnik połączony z generatorem wytwarza energię elektryczną.

Istnieje wiele typów elektrowni, które najczęściej wyróżniają się kształtem wirnika, zwanym także silnikiem wiatrowym. Jest to najistotniejszy element elektrowni wiatrowej i za zwyczaj decyduje o ostatecznej wydajności całej elektrowni. Najpopularniejszym rozwiązaniem jest elektrownia wiatrowa o poziomej osi obrotu z trzema łopatami. Ponadto wyróżnia się także elektrownie małej mocy o pionowej osi obrotu.

Nieodzownymi elementami elektrowni wiatrowej są:

  • Maszt – wirnik elektrowni wiatrowej powinien być wyniesiony na odpowiednią wysokość, aby zapewnić dostęp do równomiernego (czyli niezakłóconego turbulencjami z przeszkód terenowych) przepływu mas powietrza. Zwyczajowo wirnik powinien znajdować się na wysokości 2 razy wyższej niż najbliższa przeszkoda (dom, drzewo itp.), szczególnie znajdująca się po stronie zachodniej
  • Wirnik z generatorem elektrycznym – są to kluczowe elementy elektrowni wiatrowej. Ich charakterystyka wydajności często przedstawiana jest w postaci krzywej mocy, która obrazuje jaką moc osiąga elektrownia wiatrowa przy danej prędkości wiatru. W przypadku małej energetyki wiatrowej istotnym jest aby możliwie najwyższa moc elektrowni osiągana była już przy prędkościach rzędu 5-7m/s, gdyż takie prędkości wiatru są w Polsce dominujące. 
  • Inwerter i kontroler napięcia – są to zaawansowane urządzenia elektroniczne, które przekształcają niestabilną z natury energię elektryczną elektrowni wiatrowej, nadając jej odpowiednie parametry jakościowe umożliwiające przesył energii elektrycznej do sieci, bądź ładowanie akumulatorów.

 

Małe elektrownie wiatrowe w rolnictwie

Na obszarach wiejskich lokalizowane są najczęściej duże farmy wiatrowe. Są to obiekty o łącznej mocy od kilku do nawet kilkuset MW. Z reguły nie są własnością rolników; w przypadku tych przedsięwzięć rolnik najczęściej wydzierżawia tylko ziemię pod turbiny wiatrowe (średnio nie więcej niż 0,2 ha na jedną turbinę wiatrową o mocy 2 MW). Nie ogranicza to znacząco obszaru, na którym może być prowadzona nadal produkcja roślinna bądź wypas zwierząt.

Natomiast bezpośrednie zastosowanie w gospodarstwach rolnych znajdują mniejsze turbiny, o mocy poniżej 100 kW, zwane małymi elektrowniami wiatrowymi (MEW). W rolnictwie zwyczajowo wykorzystuje się turbiny o mocy od 5 do 20 kW. Wyróżnia się następujące typy systemów MEW:

  • podłączone do sieci energetycznej, tzw. system on-grid – energia z turbiny sprzedawana jest operatorowi sieci dystrybucyjnej i stanowi dodatkowe źródło dochodu.
  • wydzielona sieć wewnętrzna w której energia magazynowana jest w akumulatorach lub w zasobniku ciepłej wody użytkowej, czyli tzw system off-grid lub wyspowy.

 

W przypadku pierwszego rozwiązania, w obecnej sytuacji prawnej należy przejść dość kłopotliwą procedurę formalną, związaną z wydaniem warunków przyłączenia do sieci w lokalnej spółce dystrybucyjnej (nazywanej powszechnie zakładem energetycznym) i uzyskaniem w Urzędzie Regulacji Energetyki (URE) koncesji na wytwarzanie energii elektrycznej oraz z formalnym rozpoczęciem działalności gospodarczej. Wymaga to zatem spełnienia i pokonania pewnych procedur biurokratycznych. Z tego względu przy obecnych uwarunkowaniach największe zastosowanie znajdują małe elektrownie wiatrowe produkujące energię na potrzeby własne gospodarstwa.

W produkcji rolnej, zarówno przetwórczej, jak i na potrzeby gospodarstwa domowego, energia wiatru może być bezpośrednio wykorzystana do:

  • ogrzewania pomieszczeń inwentarskich i domowych,
  • podgrzewania wody technologicznej dla gospodarstw domowych,
  • napędu urządzeń technologicznych i innych, a w okresie występowania większych prędkości wiatru, np. napędu wentylatorów do suszenia ziarna i siana, urządzeń do przygotowania pasz, urządzeń do natleniania gnojowicy itp.,
  • napędu pomp wodnych do pozyskania wody, nawadniania, odpompowywania wód depresyjnych itp.,
  • napędu kompresorów do natleniania wód w zbiornikach chowu ryb w jeziorach i innych ujęciach wodnych.

 

Jaką elektrownię wiatrową wybrać?

Jednostkowe nakłady inwestycyjne instalacji małych elektrowni wiatrowych dla potrzeb gospodarstw rolnych (o mocy 5-15 kW) sięgają w warunkach polskich ok. 13 000 zł/kW, a minimalna wysokość nakładów inwestycyjnych na tego typu inwestycje to ok. 6 000 zł/kW (zazwyczaj tanie urządzenia pochodzące z Azji). Małe elektrownie wiatrowe charakteryzują się jednymi z niższych nakładów inwestycyjnych w porównaniu z innymi technologiami dostępnymi na rynku OZE (np. panele fotowoltaiczne), toteż istnieje znaczny potencjał ich zastosowania w polskich gospodarstwach rolnych. Istotnym problemem są zasoby wiatru, które w polskich warunkach na wysokościach do 30 m n. p. g. należą raczej do niskich, dlatego wybór optymalnej lokalizacji, o dobrych warunkach wietrznych (np. tereny otwarte, naturalne wyniesienia terenu itp.) jest kluczowym elementem gwarantującym zwrot inwestycji. Ponadto niestabilny charakter produkcji energii z wiatru wymaga niwelowania tych wahań.

Najbardziej uzasadnionym ekonomicznie rozwiązaniem jest podłączenie MEW do sieci energetycznej, gdyż unika się wtedy budowy dodatkowych magazynów energii, tj. akumulatorów elektrochemicznych bądź zasobników ciepłej wody, które pozwalają na wykorzystanie energii w okresie, gdy jest na nią zapotrzebowanie. Dodatkową możliwość zbilansowania wytwarzanej energii daje integracja z innymi instalacjami OZE, np. z kolektorami słonecznymi (wspólne magazynowanie energii w postaci ciepłej wody) czy panelami fotowoltaicznymi (wspólne systemy akumulatorów elektrochemicznych). Jednym z najprostszych rozwiązań jest wykorzystanie energii wiatru do podgrzewania wody. Pozwala to na zastosowanie mniej skomplikowanej turbiny i osprzętu, co istotnie obniża nakłady inwestycyjne.

Obecnie na rynku dostępne są przydomowe elektrownie wiatrowe wraz z grzałkami do wspomagania konwencjonalnych systemów grzewczych. Energia elektryczna wytworzona w elektrowni wiatrowej może zasilić grzałki elektryczne w zasobniku wody, wspomagające podgrzewanie ciepłej wody użytkowej (rzadziej centralnego ogrzewania). Mała elektrownia wiatrowa, po przekroczeniu rozruchowej prędkości wiatru, niezależnie od prędkości obrotowej wirnika, zawsze wytwarza energię elektryczną, która w grzałkach zostanie zamieniona w ciepło. Zmagazynowanie wytworzonej energii w postaci ciepła w zasobniku jest tańszym rozwiązaniem technicznym niż bezpośrednie magazynowanie w akumulatorach elektrochemicznych, jednak w porównaniu z konwencjonalnymi źródłami podgrzewania wody (węgiel, drewno, gaz), nadal jest mało atrakcyjnym ekonomicznie rozwiązaniem. 

Blog OZERISE

  • Komentarz Grzegorza Wiśniewskiego do podpisanej przez Prezydenta RP nowelizacji ustawy OZE
    2017-08-18 07:44:31

    Czytaj więcej...

  • W Niemczech ogłoszono nowy program dotacji dla sieci ciepłowniczej czwartej generacji
    2017-08-08 08:54:32

    Czytaj więcej...

  • Obejrzyj film „Punkt krytyczny. Energia odNowa” na kanale youtube
    2017-07-20 07:26:58

    Czytaj więcej...

Newsletter

captcha

Kontakt

Instytut Energetyki Odnawialnej
ul. Mokotowska 4/6
00-641 Warszawa

Telefon:
+48 22 825 46 52
+48 22 875 86 78

Fax:
+48 22 875 86 78

E-mail:
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

Polityka plików cookies