Fotowoltaika czy wiatrak? O wyborze decyduje lokalizacja
Coraz więcej osób myśli o prądzie „na własnych zasadach”, zamiast zdawać się wyłącznie na lokalnych dostawców. Najczęściej wybór pada na panele fotowoltaiczne na dachu — ale to nie jedyna droga. Jest jeszcze rozwiązanie, które potrafi zaskoczyć: niewielka turbina wiatrowa ustawiona przy domu. Brzmi kusząco, tylko czy to opcja dla każdego? Jakie warunki trzeba spełnić, żeby miało to sens i realnie działało? Warto wiedzieć jedno: domowa elektrownia wiatrowa rządzi się zupełnie innymi zasadami niż fotowoltaika — a różnice mogą przesądzić o opłacalności całej inwestycji.
- Mała turbina wiatrowa dla domu
- Rodzaje turbin wiatrowych do domu
- Jak ocenić warunki wiatru na działce
- Zalety i wady wiatraków w domu
- Fotowoltaika i małe turbiny wiatrowe
Mała turbina wiatrowa dla domu
Przy wysokich — i wciąż rosnących — cenach prądu coraz więcej osób myśli o prawdziwej niezależności energetycznej. W domach jednorodzinnych najczęściej stawia się na słońce, ale fotowoltaika ma swoje ograniczenia: nawet ok. 80% rocznej produkcji przypada na okres od marca do września. Jeśli celem jest większa samowystarczalność także jesienią i zimą, warto rozważyć rozwiązania uzupełniające. W miejscach, gdzie często wieje, naturalnym kierunkiem jest energia wiatru, która potrafi pracować wtedy, gdy panele mają gorsze warunki.
Małą turbinę wiatrową można zamontować w ogrodzie albo na dachu, zależnie od warunków na działce i możliwości technicznych. Podmuchy poruszają wirnik, a generator w turbinie zamienia energię ruchu na energię elektryczną w postaci prądu stałego. Następnie prąd trafia do inwertera, który przekształca go w prąd zmienny — taki, jakiego potrzebują domowe urządzenia — lub umożliwia oddanie energii do sieci elektroenergetycznej.
Rodzaje turbin wiatrowych do domu
Właściciele nieruchomości mają do wyboru kilka rodzajów przydomowych wiatraków. Najczęściej dzieli się je na dwie główne grupy: turbiny wiatrowe z osią poziomą oraz turbiny z osią pionową. W pierwszym przypadku wirnik obraca się wokół osi ułożonej poziomo, a w drugim – wokół osi ustawionej pionowo.
Urządzenia znane z rozległych farm wiatrowych to przeważnie konstrukcje „poziomoosiowe”. Z kolei w mniejszych instalacjach domowych często spotyka się modele z osią pionową. Takie „pionowoosiowce” zwykle osiągają niższą sprawność, ale w konkretnych warunkach potrafią dać inne, praktyczne atuty. Turbiny o pionowej osi obrotu mają dwóch kluczowych twórców:
- Turbina Savoniusa
Powstała w 1922 roku, a jej autorem był fiński inżynier Sigurd Johannes Savonius. Poziomy przekrój wirnika przypomina kształtem literę „S”. Najczęściej spotyka się wersje z dwiema lub trzema łopatami. Jej mocną stroną jest równa, przewidywalna praca niezależnie od tego, z której strony wieje wiatr – także przy bardzo niskich prędkościach. Nie potrzebuje wysokich masztów, a ciche działanie sprawia, że bywa montowana nawet na budynkach mieszkalnych. Wysoka niezawodność i stosunkowo niski koszt zakupu często rekompensują jej przeciętną wydajność.
- Turbina Darrieusa
Została opatentowana w 1931 roku przez francuskiego inżyniera Georges'a Darrieusa – w dwóch odmianach. W jednej łopaty są proste, w drugiej mają kształt przypominający wirującą skakankę: dwie lub trzy długie łopaty wygięte w pętlę na wzór litery „C”. Do jej zalet zalicza się prostą konstrukcję, brak konieczności stawiania klasycznej wieży oraz brak mechanizmu ustawiania wirnika do kierunku wiatru. Minusy to podatność na uszkodzenia mechaniczne wynikające z dużych obciążeń działających na łopaty, a także potrzeba wspomagania rozruchu – turbina ma niski moment startowy.
Jak ocenić warunki wiatru na działce
Aby elektrownia wiatrowa mogła wytwarzać sensowną ilość prądu, potrzebuje odpowiednio silnego wiatru. W przypadku małej turbiny wiatrowej za punkt wyjścia uznaje się średnią roczną prędkość wiatru na wysokości wirnika na poziomie ok. 4 m/s. Równie ważna jest jednak powtarzalność — najlepiej, gdy wiatr wieje możliwie równomiernie. Chaotyczne, krótkotrwałe podmuchy najczęściej nie przełożą się na realną produkcję energii elektrycznej.
Dlatego zanim zdecydujecie się na montaż wiatraka do zasilania domu, warto jak najdokładniej sprawdzić warunki wietrzne w Waszej okolicy. Pierwszą podpowiedzią bywa już sama analiza otoczenia działki. Drzewa, zabudowania i inne przeszkody mogą wyraźnie osłabiać wiatr oraz powodować zawirowania, które obniżają sprawność turbiny. Z tego powodu większość gęsto zabudowanych terenów nie jest idealna dla małych elektrowni wiatrowych. Zdecydowanie lepsze perspektywy mają działki na obrzeżach miejscowości albo położone na otwartym terenie, z dala od przeszkód. Najważniejsze jest jedno: możliwie swobodny przepływ wiatru z dominującego kierunku.
Zalety i wady wiatraków w domu
Największą zaletą wiatraków jest możliwość ograniczenia zależności od paliw kopalnych i produkowanie energii elektrycznej bezpośrednio z siły wiatru. Prąd na potrzeby domu może powstawać całkowicie bezemisyjnie. Trzeba jednak pamiętać, że nie ma rozwiązań idealnych — także turbiny wiatrowe mają swoje ograniczenia. Kluczowe znaczenie ma wybór miejsca: drzewa, zabudowania czy ukształtowanie terenu, które blokują swobodny przepływ powietrza, potrafią wyraźnie obniżyć wydajność urządzenia.
Istotną kwestią są również koszty całej instalacji. W grę wchodzi nie tylko zakup i montaż sprzętu, który zazwyczaj jest droższy niż fotowoltaika, ale też późniejsza eksploatacja i serwis. Najtańsze, „hobbystyczne” konstrukcje kuszą ceną, jednak w praktyce rzadko zapewniają stabilne i efektywne wytwarzanie energii potrzebnej w typowym gospodarstwie domowym.
Fotowoltaika i małe turbiny wiatrowe
Popyt na energię z odnawialnych źródeł stale rośnie, a fotowoltaika wysunęła się na prowadzenie w tym proekologicznym wyścigu. Dziś coraz trudniej wyobrazić sobie nowoczesne budynki bez paneli na dachu. Technologia słoneczna uchodzi za stabilną, efektywną i trwałą, a w wielu przypadkach da się ją wdrożyć nawet w wersji „miejskiej” — na balkonie.
Małe urządzenia wiatrowe, które przetwarzają siłę wiatru na energię elektryczną do zasilania domowych sprzętów, wciąż są na wczesnym etapie rozwoju. Dodatkowo nie w każdej lokalizacji da się bezproblemowo zamontować przydomową turbinę. Jednym z najbardziej obiecujących scenariuszy dla mikroenergetyki wiatrowej jest łączenie jej z fotowoltaiką oraz magazynami energii, co pozwala lepiej wykorzystać zmienne warunki pogodowe.