- Czy wykonanie mikroelektrowni wiatrowej jest możliwe?
- Jak ma się faktycznie generowana moc do realnie występujących prędkości wiatru w mikroinstalacjach wiatrowych?
- Czy w Polsce są korzystne warunki umożliwiające wykorzystanie wiatru w mikroinstalacjach?
Czy wykonanie mikroelektrowni wiatrowej jest możliwe?
W Polsce pracuje już ponad 1,3 mln mikroinstalacji fotowoltaicznych przyłączonych do sieci energetycznej. Natomiast takich mikroinstalacji wiatrowych jest zaledwie kilkadziesiąt! Nie można jednak powiedzieć, że wiatraki nie są w naszym kraju ważne. Jednak to duże farmy wiatrowe. Spośród odnawialnych źródeł energii (OZE) pod względem mocy zainstalowanej, energetyka wiatrowa (8,76 GW) ustępuje tylko fotowoltaice (13,92 GW). To dużo, jeżeli wziąć pod uwagę, że w całym polskim systemie energetycznym moc zainstalowana wynosi nieco ponad 62 GW (według danych na maj 2023 r.).
Technicznie wykonanie mikroelektrowni wiatrowej jest jak najbardziej możliwe. Jednak zajmuje się tym niewiele firm, a za system o mocy zainstalowanej 3 kW trzeba zapłacić około 20 000 zł. Wobec braku dotacji, nie jest to więc zbyt atrakcyjne.
Obroty i moc
Jeżeli myślimy poważnie o takiej inwestycji, to przede wszystkim powinniśmy wiedzieć, jak ma się faktycznie generowana moc do realnie występujących prędkości wiatru, a w konsekwencji prędkości obrotowej wirnika. Moc jest proporcjonalna do trzeciej potęgi obrotów. Czyli dwukrotne zmniejszenie prędkości obrotowej oznacza mniej więcej aż ośmiokrotny spadek mocy, gdyż 23 = 8. Mniej więcej, gdyż sprawność samego generatora będzie się nieco zmieniać. Oczywiście, to samo obowiązuje także w drugą stronę - moc bardzo gwałtownie rośnie wraz z obrotami.
Wiedząc o tych zależnościach trzeba bardzo krytycznie podchodzić do danych przedstawianych przez sprzedawców. Z pozoru niewielkie zmiany prędkości wiatru, przy których podawana jest nominalna moc turbiny (czyli właśnie moc zainstalowana), mają kolosalne znaczenie. Załóżmy, że turbina generuje moc 1 kW (1000 W) przy prędkości wiatru 10 m/s. Jak bardzo jej moc wzrośnie, jeżeli pomiaru dokonamy przy 13 m/s? Wzrost będzie ponad dwukrotny, uzyskamy niemal 2,2 kW. Natomiast podniesienie bazowej prędkości wiatru do 16 m/s spowoduje aż czterokrotny wzrost mocy (4 kW). Notabene, nawet podniesienie prędkości wiatru z 10 do zaledwie 11 m/s powoduje przyrost mocy o 30%. Jak widać, nawet drobne różnice wcale takie drobne nie są.
Ile mamy wiatru?
Polska nie ma szczególnie korzystnych warunków umożliwiających wykorzystanie wiatru. To znaczy są one wystarczające, żeby siłownie wiatrowe mogły działać, lecz nie mamy co liczyć na jakieś spektakularne efekty. Przede wszystkim dlatego, że średnia prędkość wiatru w naszym kraju wynosi zaledwie ok. 3,4 m/s. Natomiast naprawdę efektywnie elektrownie wiatrowe działają dopiero przy ok. 10 m/s. Zaczynają zaś w ogóle pracować przy 3-4 m/s. Oczywiście, jak to zwykle bywa z wartościami średnimi, trzeba do nich podchodzić ostrożnie. Na niektórych obszarach - np. w pasie nadmorskim czy w okolicach Suwałk - średnia prędkość sięga 5 m/s. Pamiętając o zależności mocy i obrotów warto dodać, że z nominalnego 1000 W przy 10 m/s zostaje zaledwie ok. 125 W przy 5 m/s oraz tylko ok. 60 W przy 4 m/s.
Generalnie można przyjąć, że średnia wartość roczna generowanej mocy wynosi ok. 20% mocy zainstalowanej. Nie jest to wcale tak mało, gdyż ten współczynnik jest podobny w przypadku fotowoltaiki. Rozkład uzysku energii jest jednak zupełnie inny. Panele PV w nocy nie działają w ogóle, natomiast w sezonie zimowym bardzo słabo, gdyż na miesiące zimowe (grudzień, styczeń, luty) przypada zaledwie kilka procent z rocznej sumy promieniowania. Następuje więc swoista komasacja uzysku energii w korzystniejszych okresach.
Natomiast w przypadku energetyki wiatrowej takiego zjawiska nie ma. Z jednej strony oznacza to brak jakiejś wyraźnej sezonowej zmienności, ale z drugiej jednak jeszcze większe "rozrzucenie" ilości uzyskiwanej energii w ciągu całego roku i ostatecznie jeszcze mniejszą przewidywalność.
Jarosław Antkiewicz
Na zdjęciu otwierającym: W ciągu całego roku średnia moc generowana przez elektrownie wiatrowe wynosi ok. 20% ich mocy zainstalowanej. Panele PV osiągają podobny wynik. (fot. Depositphotos)
Dodaj komentarz