Przydomowe turbiny wiatrowe: jak działają, czy warto?
Za niekonwencjonalne uznawane są te źródła energii, które nie wykorzystują organicznych paliw kopalnych: węgla kamiennego i brunatnego, ropy naftowej, gazu ziemnego i ich pochodnych. Przydomowe turbiny wiatrowe wykorzystują darmową energię wiatrową. Czy to się w Polsce opłaca?
Przydomowe turbiny wiatrowe przetwarzają energię rzek, wiatru, biomasy i promieniowania słonecznego. Niekiedy zastosowanie ich w indywidualnych gospodarstwach domowych jest nierealne ze względu na skalę i koszt inwestycji. Jednak urządzenia takie jak opisane w tym artykule turbiny wiatrowe z powodzeniem są stosowane w wielu domach jednorodzinnych. I chociaż wciąż jeszcze nie można mówić o ich popularności, to oferta rynkowa tych urządzeń jest spora. Mimo wysokich cen coraz więcej osób decyduje się na tego typu inwestycje, licząc na korzyści wynikające z niskich kosztów ich eksploatacji.
Do czego służą przydomowe turbiny wiatrowe?
Spotyka się je często podczas zagranicznych wojaży, u nas jest ich na razie niewiele. Najbardziej rzucają się w oczy wiatraki przypominające gigantyczne śmigła zamontowane na kilkudziesięciometrowych masztach. Są to urządzenia przeznaczone do produkcji energii elektrycznej. Oprócz ogromnych wiatraków pracujących na potrzeby energetyki profesjonalnej produkowane są także niewielkie turbiny będące minielektrowniami przeznaczonymi do indywidualnych gospodarstw domowych.Tego typu turbina z wirnikiem o osi pionowej jest cicha i może stać blisko domu
Gdzie umieścić turbinę wiatrową?
Bardzo często umieszcza się ją na dachu domu. Warto wiedzieć, że budynek może wpływać na zwiększenie prędkości wiatru i w związku z tym korzystne może być usytuowanie turbiny obok domu, oczywiście z odpowiedniej strony. Prędkość wiatru zwiększa się w dyfuzorze, który mogą tworzyć sąsiadujące ze sobą budynki. Obszar między nimi może być więc bardzo dobrym miejscem dla turbiny. Znane są też rozwiązania, w których turbina jest umieszczona wewnątrz specjalnego kanału przechodzącego przez budynek, również będącego dyfuzorem. Turbiny instaluje się na masztach, często mocowanych za pomocą odciągów. Firmy sprzedające i instalujące turbiny wykonują pomiary nasilenia wiatru, na podstawie których można ocenić opłacalność inwestycji w elektrownię wiatrową oraz ustalić najlepsze dla niej miejsce. Obracająca się turbina jest źródłem hałasu, ale dopracowane pod względem aerodynamiki urządzenia nie są bardzo głośne. Przed wyborem konkretnego modelu warto się zainteresować, jak bardzo będzie on hałasował, i uwzględnić to przy wyborze dla niego miejsca.
Jak działa turbina wiatrowa?
Zasada działania turbiny wiatrowej jest prosta: wirnik turbiny przekształca energię wiatru w energię mechaniczną, napędzając generator prądu. Problemy z konstrukcją elektrowni wiatrowej wynikają z potrzeby uzyskania wysokiej sprawności urządzenia i umożliwienia jego funkcjonowania w jak najszerszym zakresie prędkości wiatru. Dlatego współczesne wiatraki są bardzo zaawansowane pod względem aerodynamiki. Turbiny wiatrowe dzielą się na dwa podstawowe rodzaje: z wirnikami o osi poziomej, przypominające śmigła, oraz z wirnikami o osi pionowej. Zaletą tych drugich jest to, że działają niezależnie od kierunku wiatru i są odporne na wiatr o dużej sile. Pierwsze muszą mieć mechanizm powodujący ustawianie ich w odpowiednim kierunku. W małych turbinach odpowiada za to statecznik (chorągiewka kierunkowa). Przy bardzo silnym wietrze, o prędkości znacznie przekraczającej 100 km/h, mogą one ulec zniszczeniu. Moc uzyskiwana przez przydomowe turbiny wynosi od 100 do 6000 W. Najmniejsze są w stanie dostarczyć około 3 kWh energii na dobę. Ich wirniki wykonywane są z włókna szklanego lub węglowego, nylonu, polipropylenu albo drewna. Mają średnicę od 1 do 4 m. Ciężar takich urządzeń wynosi od 6 do 200 kg. Minimalna prędkość wiatru, przy której turbina może zacząć produkować prąd, to 2,5-3 m/s, ale do osiągnięcia mocy nominalnej potrzebny jest wiatr o prędkości około 10 m/s.
Czy na turbinę potrzebne jest pozwolenie?
Małe przydomowe turbiny wiatrowe można zainstalować bez ubiegania się o pozwolenie na budowę, jeśli są urządzeniami wolno stojącymi. Ten warunek spełniają konstrukcje nie mające stałego połączenia z gruntem, czyli ustawiane bez fundamentu, na przykład na dachu domu.
Czy warto mieć turbinę wiatrową?
Przydomowa elektrownia wiatrowa o mocy kilkuset watów kosztuje od 7 do 15 tys. zł, ale jej eksploatacja jest praktycznie darmowa. Turbina wiatrowa nie gwarantuje oczywiście stałego zaopatrzenia w energię niezbędną do funkcjonowania wszystkich urządzeń elektrycznych w domu. Może być alternatywą dla sieci energetycznej, na przykład w rzadko wykorzystywanym domku letniskowym, w którym zużycie prądu jest bardzo małe i do którego nieopłacalne byłoby doprowadzenie go z sieci. Zdolność wytwórcza turbin wiatrowych szacowana jest na 25%, to znaczy, że gdy wiatr wieje optymalnie (zgodnie z danymi statystycznymi), można liczyć, że na 100 dni elektrownia wiatrowa będzie wytwarzać prąd przez 25. Turbinę wiatrową, podobnie jak baterie słoneczne, należy zatem traktować jako element systemu złożonego także z innych źródeł energii (na przykład agregatu prądotwórczego z silnikiem Diesla), przyczyniający się do obniżenia kosztów eksploatacji urządzeń elektrycznych.
