własna elektrownia wiatrowa.pdf

NA BUDOWIE instalacje

na własny

pr¹d

Jeœli zdarzaj¹ ci siê

czêste przerwy

w dostawie pr¹du,

lub twój dom jest daleko od sieci

energetycznej, pomyœl o własnej

elektrowni na wiatr.

Elektrownia

wiatrowa z pozio-

m¹ osi¹ obrotu.

Wiatrak taki mo¿e

siê obracaæ w ten

sposób, by wyko-

rzystanie siły wia-

tru było najefek-

tywniejsze

w TEKST DR IN¯. GRZEGORZ BARZYK (RZECZOZNAWCA

ENERGETYCZNY SEP), ANNA GRUNWALD

słu¿yæ jako dodatkowe Ÿródło energii,

które w pewnym stopniu uniezale¿nia od

sieci lokalnego dystrybutora energii elek-

trycznej. Najlepiej sprawdzaj¹ siê jako zasilanie do-

mów „niskoenergetycznych” – bardzo dobrze ocie-

plonych, które potrzebuj¹ małej iloœci pr¹du. Elek-

trownie wiatrowe staj¹ siê coraz bardziej popular-

ne, a zainteresowanie nimi mo¿e w przyszłoœci jesz-

cze wzrosn¹æ, bo do prawa polskiego wprowadzana

jest obecnie Dyrektywa Unii Europejskiej nr

2002/91/WE, według której w budynkach no-

wych oraz starych – gruntownie remontowanych

– projektant bêdzie musiał uwzglêdniæ w doku-

mentacji budynku zastosowanie energii pocho-

dz¹cej z odnawialnych Ÿródeł energii (OZE). Po-

niewa¿ elektrownie wiatrowe mog¹ działaæ prak-

tycznie wszêdzie, œwietnie nadaj¹ siê do spełnienia

tego warunku.

Przydomowa elektrownia wiatrowa mo¿e do-

starczaæ pr¹d na potrzeby odbiornika auto-

nomicznego (wydzielonego), czyli działaj¹cego

niezale¿nie od sieci elektroenergetycznej. Mo¿e

nim byæ albo:

w wydzielony obwód w domu, zwykle niskonapiê-

ciowy (np. obwód oœwietleniowy czy obwód

ogrzewania podłogowego wspomagaj¹cego ogrze-

wanie domu), działaj¹cy niezale¿nie od pozostałej

instalacji elektrycznej w domu – zasilanej z kon-

wencjonalnej sieci elektroenergetycznej, albo

w cała instalacja domowa, odł¹czana od sieci ener-

getycznej na czas korzystania z energii wytworzo-

nej przez przydomow¹ elektrowniê, albo w ogóle

niepodł¹czona do sieci elektroenergetycznej.

Wiêksze elektrownie wiatrowe (zwane te¿

siłowniami) przeznaczone s¹ przede wszystkim do

wytwarzania energii, która nastêpnie przekazywa-

na jest do sieci elektroenergetycznej. S¹ one jednak

znacznie dro¿sze od małych – przydomowych.

FIRMY OFERUJ¥CE

SIŁOWNIE WIATROWE:

AC Prim

tel. 022 740 01 35

www.windandpower.com

Enwia

tel. 091 483 19 97 w. 21

www.enwia.pl

Mast

tel. 044 635 01 10

www.mast.com.pl

Metalic

tel. 065 511 73 37

www.metalic.com.pl

Rotal

tel. 091 422 65 87

www.rotal.pl

ILE TO KOSZTUJE *

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 (10 250 zł)

15 kW . . . . . . . . . . . . . . . ok. 15 850 euro (65 000 zł)

Im mniejsza moc elektrowni, tym zwykle dłu¿szy czas zwrotu poniesionych kosztów.

*Ceny netto

ŁADNY DOM

sierpieñ 2006

Sposób

RYSUNKI WAWRZYNIEC ŒWIÊCICKI

P rzydomowe elektrownie wiatrowe mog¹

instalacje

ELEKTROWNIA NIEZALE¯NA OD SIECI

Aby podczas bezwietrznej pogody w elektrowni wiatrowej nie zabrakło pr¹du, czêsto stosuje siê tzw. układ hybrydowy, to znaczy poł¹czenie

elektrowni wiatrowej z panelami fotowoltaicznymi oraz nierzadko – z tradycyjnym generatorem spalinowym ( w 1 ).

Ze wzglêdu na du¿e wahania mocy dostarczanej przez Ÿródła odnawialne (w tym wiatr) w układach hybrydowych trzeba zastosowaæ dodatkowe

akumulatory. Umo¿liwiaj¹ one gromadzenie nadwy¿ek energii w okresach zmniejszonego poboru i oddawanie jej odbiorcy, kiedy zapotrzebo-

wanie na ni¹ wzrasta.

turbina

wiatrowa

pr¹dnica

z napêdem

spalinowym

ogniwo

fotowoltaiczne

instalacja

elektryczna

w domu

kontroler

ładowania

inwerter

(przetwornica)

12-24 V/ 230 V

tablica

z przeł¹czni-

kiem zasilania

zasilanie z sieci

energetycznej

bateria

akumulatorów

zasilanie odbiorników

niskonapiêciowych

w 1 Układ hybrydowy do zasilania domu. Elementy pokazane na szarej planszy montuje siê w pomieszczeniu gospodarczym lub gara¿u

Wybór wielkoœci i typu elektrowni wiatrowej oraz

okreœlonego rozwi¹zania zale¿y od tego, czemu elek-

trownia ma słu¿yæ; powinien te¿ byæ poprzedzony

badaniami zasobów wietrznoœci i opłacalnoœci inwe-

stycji. Najlepiej w tym celu skorzystaæ z pomocy i opi-

nii fachowców – na przykład z Polskiego Stowarzy-

szenia Energetyki Wiatrowej (www.visventi.org.pl)

lub te¿ Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej

EC IBMER (www.ecbrec.pl).

Elementy składowe elektrowni

wiatrowej zwykle sprzedawane s¹

w odpowiednio dobranych kompletach:

a) turbina wiatrowa,

b) akumulator,

c) inwerter (przetwornica)

Urz¹dzenia elektrowni

zainstalowane w pomieszczeniu

gospodarczym w domu

Jak działa elektrownia?

Elektrownie wiatrowe mog¹ wytwarzaæ energiê

elektryczn¹ tylko wtedy, gdy wieje wiatr – i to w do-

datku z prêdkoœci¹ wiêksz¹ od prêdkoœci tzw. star-

towej, poni¿ej której turbina po prostu stoi.

Przydomowe elektrownie wiatrowe s¹ całkowi-

cie niezale¿nymi Ÿródłami energii, w których insta-

luje siê jeden z dwóch rodzajów pr¹dnic:

1) pr¹du stałego,

2) małe, trójfazowe – asynchroniczne.

Elektrownie z pr¹dnic¹ pr¹du stałego (naj-

czêœciej stosowane) mog¹ zasilaæ obiekty, je¿eli s¹

wyposa¿one w regulator napiêcia oraz akumulatory

do gromadzenia energii ( ,

), a jeœli maj¹

w w w

sierpieñ 2006 w

ŁADNY DOM 79

instalacje

w w w

dostarczaæ pr¹d przemienny (taki jak w sieci)

– musz¹ mieæ falownik.

Jeœli elektrownie te maj¹ zasilaæ dom mieszkal-

ny, to wspomniane urz¹dzenia składowe umiesz-

cza siê zwykle w pomieszczeniach gospodarczych,

gara¿ach itp.

ELEKTROWNIA WIATROWA Z POZIOM¥ OSI¥ OBROTU

łopaty wirnika

Rodzaje elektrowni

Moc. Ze wzglêdu na moc elektrownie wiatrowe

dzieli siê na modele „mikro”, „małe” i „du¿e”.

Do zasilania domów stosuje siê głównie dwa

pierwsze rodzaje.

w Mikroelektrownie wiatrowe to modele poni¿ej

100 Watów (W) mocy. U¿ywa siê ich najczêœciej

do ładowania baterii akumulatorów stanowi¹cych

zasilanie obwodów wydzielonych – tam, gdzie nie

ma sieci elektroenergetycznej, lub z jakiegoœ po-

wodu nie chce siê z niej korzystaæ. Takie elektrow-

nie mo¿na wykorzystaæ do zasilania przez akumu-

latory czêœci oœwietlenia domu: pojedynczych

lamp, a nawet poszczególnych pomieszczeñ czy

urz¹dzeñ.

w Małe elektrownie wiatrowe to nieco wiêksze

modele o mocy od 100 W do 50 kW. Modele z tej

grupy mog¹ zapewniaæ energiê elektryczn¹ w po-

jedynczych gospodarstwach domowych, a nawet

w małych firmach. W warunkach przydomowych

najpopularniejsze s¹ elektrownie 3-5 kW. Moc

takich elektrowni, wspomagana energi¹ zmagazy-

nowan¹ w akumulatorach, wystarczy nierzadko

do zasilania oœwietlenia, układów pompowych,

sprzêtu i urz¹dzeñ domowych.

w Du¿e elektrownie wiatrowe (w praktyce powy-

¿ej 100 kW), oprócz tego, ¿e mog¹ zasilaæ dom, sto-

sowane s¹ przede wszystkim do wytwarzania pr¹du,

który sprzedaje siê sieci elektroenergetycznej. Taka

elektrownia musi spełniaæ szczegółowe wymagania

lokalnego operatora sieci, potrzebna jest te¿ oczywi-

œcie jego zgoda na takie przył¹czenie.

Wielkoœæ. Iloœæ energii elektrycznej produkowa-

nej w elektrowni wiatrowej zale¿y głównie od

prêdkoœci wiatru. Ta z kolei zale¿y od wielu czyn-

ników – zarówno klimatycznych, jak i zwi¹zanych

na przykład z wysokoœci¹ usytuowania wiatraka

(im jest on wy¿ej, tym wiêksza produkcja energii).

Współczesne „du¿e” elektrownie wiatrowe

osadza siê na wie¿ach 70-, 80-, a nawet 100- czy

120-metrowych. Małe najczêœciej maj¹ za podsta-

wê maszty od 1,5 m (na dachach) do 15-20 m

nad poziomem gruntu.

Podział ze wzglêdu na inne kryteria. Podstawo-

wym kryterium podziału elektrowni wiatrowych

jest poło¿enie osi obrotu wirnika, zgodnie z któ-

rym rozró¿niamy dwa rodzaje elektrowni:

wirnik

gondola – mo¿e

zawieraæ zespół

napêdowy, generator,

czêsto te¿ elektronikê

w 2 Przykładowa

budowa

elektrowni

wiatrowej

(na podstawie

elektrowni Enwia)

maszt

tablica

przył¹czeniowa

podstawa

fundamentowa

5,5 m

ZALETY I WADY ELEKTROWNI ZALE¯NIE OD RODZAJU WIATRAKA

Z poziom¹ osi¹ obrotu

Z pionow¹ osi¹ obrotu

du¿y zakres mocy

ciche

du¿y wybór urz¹dzeñ

doœæ lekkie

doœæ głoœne

stosunkowo mały wybór

urz¹dzeñ i zakres mocy

w z poziom¹ osi¹ obrotu – HAWT ( w 2 ) (ang. Ho-

rizontal Axis Wind Turbines ); najpopularniejsze

– ponad 95% stosowanych rozwi¹zañ;

w z pionow¹ osi¹ obrotu – VAWT (ang. Vertical

Axis Wind Turbines ) ( ).

Ze wzglêdu na kolejne kryteria:

w sposób wykorzystania produkowanej energii

– wyró¿nia siê na przykład siłownie energetyczne

i siłownie pompowe;

w liczbê płatów wirnika – elektrownie jedno-, dwu-,

trzy-, cztero- i wielopłatowe;

w usytuowanie wirnika wzglêdem kierunku wiatru

i masztu (w elektrowniach typu HAWT): do-

wietrzne (ang. up-wind ) oraz odwietrzne (ang.

down-wind );

CO TO ZNACZY

w Szybkobie¿noœæ – sto-

sunek prêdkoœci obwodo-

wej wirnika rotora (czyli

obracaj¹cego siê elementu

turbiny silnika wiatrowego)

do prêdkoœci wiatru.

ŁADNY DOM

sierpieñ 2006

instalacje

w szybkobie¿noœæ – elektrownie wolnobie¿ne,

œredniobie¿ne i szybkobie¿ne.

Wœród najpopularniejszych maszyn – typu

HAWT – ponad 90% obecnie stosowanych to trój-

płatowe urz¹dzenia typu up-wind słu¿¹ce głównie

do wytwarzania energii elektrycznej.

Gdzie postawiæ wiatrak?

Najlepsz¹ odpowiedzi¹ jest sentencja: „słuchaj lu-

dzi – kieruj siê rozumem”.

Dostêpne atlasy i mapy wietrznoœci ( w 3 ) nale¿y

traktowaæ jedynie jako materiały pomocnicze.

W budowie małych elektrowni wiatrowych bar-

dziej istotna od atlasów wiatru jest obserwacja i do-

œwiadczenie. Lokalne uwarunkowania oreografii

(ukształtowania) terenu mog¹ sprawiæ, ¿e nawet

w regionie uwa¿anym za bezwietrzny elektrownia

wiatrowa mo¿e byæ opłacalna.

Uwarunkowania lokalne. Elektrownia wiatrowa

działa najlepiej, gdy strumieñ wiatru jest laminarny

(niezaburzony). Aby wiêc zwiêkszyæ pewnoœæ, i¿

struga wiatru docieraj¹ca do wiatraka bêdzie miała

przepływ bliski idealnemu, odległoœci wiatraka od

wszelkich przeszkód terenowych (w tym budyn-

ków, drzew itp.) powinny spełniaæ warunki przed-

stawione na rysunku ( w 4 ). Jeœli wiatrak miałby staæ

za przeszkod¹ (domem, drzewem, lasem), to trze-

ba pamiêtaæ, ¿e za tymi przeszkodami (patrz¹c

w kierunku wiatru) w strefie oznaczonej na rysun-

ku kolorem szaroniebieskim strugi powietrza wi-

ruj¹. Aby wiêc wiatrak działał efektywnie, jego wir-

nik powinien znajdowaæ siê poza t¹ stref¹ – a sam

wiatrak powinien byæ albo bardzo wysoki, albo

znacznie oddalony od przeszkody (zwykle o odle-

głoœæ równ¹ około 20 wysokoœciom przeszkody).

Du¿o lepiej, gdy wiatrak ma siê znajdowaæ przed

przeszkod¹, bo strefa zawirowañ powietrza jest

wówczas znacznie mniejsza. Dziêki temu wiatrak

mo¿e staæ bli¿ej przeszkody i byæ znacznie ni¿szy

ni¿ w pierwszej opisanej sytuacji. Umiejscowienie

wiatraka przydomowego powinno byæ jednak ka¿-

dorazowo dobierane do lokalnych warunków i po-

przedzone badaniami wietrznoœci w danej okolicy.

Zgodnie z zasad¹ przepływu Bernoulliego,

zmniejszenie przepływu (œciœniêcie) wylotu wê¿a

ogrodowego powoduje, ¿e prêdkoœæ wody jest

wiêksza i struga siêga dalej. To samo prawidło od-

nieœæ mo¿na do przepływu strugi wiatru – w prze-

œwitach pomiêdzy budynkami wiatr jest silniejszy.

Umiejêtnoœæ wykorzystania istniej¹cych uwarun-

kowañ terenowych to warunek opłacalnoœci

przedsiêwziêcia.

Najczêœciej wiatraki umieszcza siê obok domu

na masztach (słupach) osadzonych w gruncie na

fundamencie lub utrzymywanych odci¹gami. Małe

wiatraki mo¿na te¿ instalowaæ na dachu domu, pod

warunkiem ¿e konstrukcja dachu bêdzie przystoso-

wana do takiego obci¹¿enia; trzeba to uwzglêdniæ

ju¿ na etapie projektowania domu.

Ograniczenia. Elektrownie wiatrowe – równie¿

małe, przydomowe – stanowi¹ Ÿródło hałasu.

Zgodnie z przepisami * (patrz s. 82) obiekty

i urz¹dzenia stanowi¹ce Ÿródła hałasu nale¿y loka-

lizowaæ tak, by nie naruszały dopuszczalnych po-

ziomów hałasu. Najcichszymi urz¹dzeniami s¹

elektrownie wiatrowe o pionowej osi obrotu, w tym

œwiderkowe ( ).

Elektrownie przydomowe z reguły spełniaj¹ wy-

mogi wynikaj¹ce z ochrony przed hałasem ju¿ w od-

ległoœci 20-100 m od budynków mieszkalnych.

Dom

z siłowni¹

wiatrow¹

o pionowej

osi obrotu

usytuowan¹

na dachu.

Aby tak

umieœciæ

wiatrak,

konstrukcja

dachu

musi byæ

przygotowana

na stosowne

obci¹¿enie

w w w

POLSKA. MAPA WIETRZNOŒCI

lokalizacja:

wybitnie korzystna

korzystna

doœæ korzystna

niekorzystna

wybitnie niekorzystna

w 3 Mapa prêdkoœci wiatru na wysokoœci 10 m wykonana przez IMIGW.

Mo¿e byæ traktowana jako szacunkowa wskazówka lokalizacji elektrowni

wiatrowych, ale wiêksze znaczenie w ocenie inwestycji maj¹ warunki lokalne

sierpieñ 2006 w

ŁADNY DOM 81

instalacje

w w w

Du¿e elektrownie wiatrowe mog¹ wymagaæ odda-

lenia nawet o 500-800 m.

Aby upewniæ siê, ¿e po postawieniu elektrowni

s¹siedzi nie zaczn¹ nêkaæ inwestora licznymi kontro-

lami, zaleca siê wykonanie specjalistycznych analiz

ju¿ na etapie przygotowania inwestycji. Takie analizy

wykonuj¹ na zlecenie chêtnych wyspecjalizowane

firmy oferuj¹ce elektrownie wiatrowe, a tak¿e in-

stytucje zajmuj¹ce siê energi¹ wiatrow¹.

USYTUOWANIE ELEKTROWNI – WARUNKI LOKALNE

dominuj¹cy

kierunek wiatru

2 H

20 H

Ile uzyskamy pr¹du?

Dobrze dobrana i usytuowana elektrownia wiatro-

wa mo¿e wytworzyæ rocznie tak¹ iloœæ energii elek-

trycznej, jaka odpowiada 10-20% iloczynu mocy

nominalnej instalowanej turbiny oraz liczby godzin

w ci¹gu roku (24 h×365). W tak wyliczonej wielko-

œci uwzglêdnione s¹ zarówno okresy bezwietrzne,

jak i te, kiedy prêdkoœæ wiatru jest mniejsza lub

wiêksza od tej, przy której elektrownia wiatrowa

produkuje moc nominaln¹. Otrzymany wynik,

mimo ¿e szacunkowy, z pewnoœci¹ pomo¿e

w uzmysłowieniu i urealnieniu oczekiwañ.

Szczegółowej oceny produkcji energii dokonaæ

mo¿na dopiero po uwzglêdnieniu zasobów

wietrznoœci w konkretnej lokalizacji oraz właœci-

woœci dobranego typu elektrowni wiatrowej.

w 4 Zasady umieszczania przydomowych elektrowni wiatrowych. Wirnik i łopaty

powinny znajdowaæ siê w strefie laminarnych (niezaburzonych) strug wiatru.

Poniewa¿ za przeszkodami powstaj¹ zawirowania, wiatraki lepiej umieszczaæ

przed przeszkodami, bo wówczas mog¹ byæ ni¿sze i staæ bli¿ej przeszkody

i niskooprocentowanych (nawet 1%) kredytów in-

stytucji finansowych, na przykład Banku Ochrony

Œrodowiska. Kredyty te według zało¿eñ mog¹ byæ

przeznaczone na zakup lub monta¿ urz¹dzeñ i wy-

robów słu¿¹cych ochronie œrodowiska.

Fachowa pomoc. Planuj¹c budowê elektrowni

wiatrowej, warto skorzystaæ z pomocy fachowców,

którzy odpowiednio dobior¹ jej typ oraz wielkoœæ

i pomog¹ przebrn¹æ przez gêstwinê obowi¹zuj¹-

cych przepisów prawnych.

* Rozporz¹dzenie ministra œrodowi-

ska z 9 stycznia 2002 r. w sprawie

wartoœci progowych poziomów ha-

łasu (DzU 2002 r., nr 8, poz. 81)

** Ustawa z 2 kwietnia 2004 r.

o zmianie ustawy Prawo energe-

tyczne, i ustawy Prawo ochrony

œrodowiska (DzU nr 91, poz. 875)

Eksploatacja

¯ywotnoœæ elektrowni wiatrowych siêga według

producentów około 25 lat. W tym czasie jednak

nale¿y liczyæ siê z koniecznoœci¹ ich okresowej ob-

sługi, wymian¹ materiałów eksploatacyjnych oraz

serwisem.

Formalnoœci

Wymagane zezwolenia. Elektrownie wiatrowe,

które maj¹ byæ trwale zwi¹zane z gruntem (maj¹

mieæ fundament), s¹ uwa¿ane za obiekty budowla-

ne i podlegaj¹ wszelkim przepisom prawa bu-

dowlanego. Na ich postawienie wymagane jest za-

tem uzyskanie pozwolenia na budowê. Wyj¹tek

stanowi¹ urz¹dzenia niedu¿e i siêgaj¹ce niewiele

poza obrys okolicznej zabudowy, a posadawiane

zazwyczaj na masztach z odci¹gami – na te czêsto

nie trzeba uzyskiwaæ pozwolenia na budowê ani

ich zgłaszaæ (ale lepiej upewniæ siê co do tego

przed rozpoczêciem budowy!).

Aby mo¿na było sprzedawaæ nadwy¿ki energii

do sieci elektroenergetycznej, zgodnie z przepisa-

mi obowi¹zuj¹cymi od 1 maja 2004 r. ** trzeba uzy-

skaæ od Urzêdu Regulacji Energetyki specjalne

zezwolenie (koncesjê) na prowadzenie takiej dzia-

łalnoœci gospodarczej i zarejestrowaæ tê działalnoœæ

w stosownym urzêdzie (np. miejskim, gminy lub

innym). Niestety, zakres formalnoœci wymaganych

od potencjalnego producenta czystej energii wia-

trowej nie sprzyja popularnoœci takich inwestycji

w Polsce.

Finansowanie. Wszyscy (tak¿e indywidualne oso-

by fizyczne) chêtni do postawienia przydomowej

elektrowni wiatrowej mog¹ skorzystaæ z pomocy

Wiêcej informacji o elektrowniach wiatrowych mo¿na

znaleŸæ w internecie, na stronie:

www.elektrownie-wiatrowe.org.pl

Elektrownia

wiatrowa zasi-

laj¹ca całe go-

spodarstwo

rolne. Pozwala

uniezale¿niæ

siê od sieci

elektro-

energetycznej

– zwłaszcza

na terenach

o rzadkiej

zabudowie

ŁADNY DOM

sierpieñ 2006

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: