Farma wiatrowa – opis, zasady działania, wady i zalety

Farma wiatrowa – ekologiczna elektrownia napędzana powietrzem

Wiatr jako źródło energii odnawialnej

Bez względu na to, czy stoją na wybrzeżu, w morzu, czy w głębi lądu: elektrownie wiatrowe zamieniają energię kinetyczną poruszającego się powietrza w energię elektryczną. Strumień wiatru działa na łopaty wirnika i wprawia je w ruch obrotowy. Podłączony generator zamienia energię mechaniczną w elektryczną. Zespoły elektrowni wiatrowych wraz z całą infrastrukturą nazywane są farmami wiatrowymi. Nawiasem mówiąc pojęcia „farma” i „ferma” były do niedawna traktowane jak synonimy. Zachodzi jednak specjalizacja znaczeń rzeczowników i w tej chwili ferma oznacza gospodarstwo hodujące na przykład kury lub indyki, a farma to duże gospodarstwo rolne zwłaszcza na Zachodzie i farmerzy.

Ilość energii elektrycznej wytwarzanej z energii wiatru zależy w dużej mierze od siły wiatru. Ta siła mierzona w skali Beauforta od 0 (cisza) do 12 (huragan) stanowi kompleksową funkcję promieniowania słonecznego, obrotu Ziemi i lokalnych uwarunkowań. Siła wiatru różni się znacznie w zależności od miejsca. Turbin wirowych nie można włączać, kiedy wiatr jest zbyt silny. Jeśli przekracza 8 stopni w skali Beauforta, wiatraki są wyłączane, aby uchronić je przed przeciążeniem.

Prąd elektryczny wytwarzany przez farmę wiatrową ma zmienną moc, którą w dłuższej perspektywie można tylko w przybliżeniu oszacować. Energetyka wiatrowa nie bardzo nadaje się więc do stosowania w szczycie zapotrzebowania oraz jako zaopatrzenie podstawowe. Stanowi uzupełniającą część energetycznego miksu. Często zdarza się, że obszary kraju, gdzie istnieją warunki korzystne dla funkcjonowania farm wiatrowych są oddalone od regionów przemysłowych, zużywających znaczne ilości energii. Szczególne wyzwanie stoi wówczas przed rozbudową sieci przesyłowych.

Elektrownia wiatrowa i farma wiatrowa

Elektrownie wiatrowe jako instalacje zamieniające energię kinetyczną powietrza na energię elektryczną dzielą się ze względu na zastosowanie na przydomowe i przemysłowe, a ze względu na lokalizację na lądowe i morskie. Małe elektrownie wiatrowe o mocy do 50 kW służą do zaopatrzenia w energię jednego lub kilku domów. Zasilają zarówno instalacje oświetleniowe, jak i wspomagają ogrzewanie domu. Na przykład cena powietrznej pompy ciepła, wysoka w przypadku zasilania z sieci energetycznej, staje się bardzo korzystna, jeśli energia do zasilania pompy ciepła pochodzi z własnych źródeł. Mikroelektrownie wiatrowe natomiast mogą zasilać autonomiczne odbiorniki nieprzyłączone do sieci.

Farma wiatrowa jest złożona z wielu wiatraków-turbin wiatrowych, a ich skupienie pozwala na ograniczenie kosztów budowy. Farmy wiatrowe mogą być ustawiane na lądzie i na morzu. Ta druga opcja ma ważne zalety, jak korzystne warunki wietrzne, dostępność dużej powierzchni i przede wszystkim – oddalenie od osiedli i redukcja negatywnych oddziaływań. Jeśli szukasz więcej informacji, sprawdź także ten artykuł o energii odnawialnej w Polsce.

Elektrownie wiatrowe są budowane w różnych wielkościach. Urządzenia o największej mocy mają wirniki o średnicy do 130 m, wysokości wieży do 160 m i moc znamionową do 8 MW. Ogromne łopaty wirnika są wykonane z materiałów kompozytowych wzmocnionych włóknem szklanym. Dzięki temu są stosunkowo lekkie, a przy tym mocne i stabilne. W ostatnich latach dokonał się znaczny postęp w projektowaniu profili łopat o wysokiej sprawności aerodynamicznej i niskiej emisji hałasu. Łopaty wirnika są regulowane, co umożliwia aktywnie wpływać na przepływ powietrza. Sterowany przy użyciu komputera kąt łopat jest dostosowywany do prędkości wiatru i może też służyć do zatrzymania wirnika.

Farma wiatrowa - ekologicznie czysta energia elektryczna z farm wiatrowych

Zalety energetyki wiatrowej

Wspierana przez zielone certyfikaty energetyka wiatrowa posiada liczne zalety. Należą do nich:

• Powszechna dostępność energii wiatru. W odróżnieniu od paliw kopalnych, energia wiatru jest odnawialna i praktycznie dostępna bez ograniczeń.
• W procesie wytwarzania energii elektrycznej nie emituje szkodliwych zanieczyszczeń.
• Energetyka wiatrowa jest najważniejszą formą wytwarzania prądu elektrycznego z OZE ze względu na powszechną dostępność wiatru.
• Generowanie wielu miejsc pracy – nie tylko w produkcji i obsłudze, ale też w sferze badań.

Wady energetyki wiatrowej i elektrowni wiatrowych

Proekologiczne wytwarzanie energii elektrycznej z siły wiatru powoduje też powstawanie pewnych problemów, które można uznać za wady:

• Zawodność zasilania turbin wiatrowych przez wiatr.
• Wiatr jako nośnik energii nie może być magazynowany i musi być na bieżąco przekształcany w energię elektryczną.
• Utrudniona budowa turbin wiatrowych na wodzie albo w górach, gdzie wiatr jest szczególnie silny.
• Podnoszona często szkodliwość wiatraków dla przelatujących ptaków jest zwykle przesadzona: więcej ptaków ginie w zderzeniu ze szklanymi ścianami, niż z łopatami wirników.