Elektrownie wiatrowe w Polsce – informacje, lokalizacje, opłacalność

Elektrownia wiatrowa – energia bez emisji zanieczyszczeń

Zalety energetyki wiatrowej

Energetyka wiatrowa stanowi alternatywę dla kopalnych źródeł energii albo energii atomowej. Elektrownia wiatrowa jest zespołem urządzeń, wśród których najważniejsza jest turbina wiatrowa, potocznie nazywana wiatrakiem. Energia kinetyczna ruchu powietrza zamienia się w łopatach turbiny wiatrowej w energię mechaniczną obracającego się wirnika. Przeniesiona do generatora za pomocą przekładni, energia wiatru przemienia się ostatecznie w energię elektryczną. Moc prądu zależy od prędkości wiatru i wielkości turbiny.

Największą zaletą energetyki wiatrowej jest powszechna dostępność i odnawialność źródła energii. Nawet duża moc wytwarzana przez największe farmy wiatrowe nie powoduje emisji pyłów i szkodliwych dla środowiska związków chemicznych. Jedynym obciążeniem mogą być nakłady związane z wybudowaniem takiej elektrowni.

Jako najważniejsza ekologiczna forma wytwarzania prądu elektrycznego, elektrownia wiatrowa przewyższa pod wieloma względami inne sposoby wykorzystywania odnawialnych źródeł energii. Odpowiednia lokalizacja turbiny wiatrowej zapewnia praktycznie ciągłe i bezpłatne zasilanie. Poza tym rosnąca liczba elektrowni wiatrowych przyczynia się do powstawania nowych miejsc pracy -zarówno w produkcji, jak i w obsłudze urządzeń.

Wady energetyki wiatrowej

Ekologiczne pozyskiwanie energii z wiatru niesie ze sobą również pewne problemy. Podstawową wadą jest zawodność wytwarzania energii elektrycznej, ściśle uzależniona od siły wiatru. Istnieją wprawdzie pewne lokalizacje, gdzie wiatry wieją przez cały rok, niemniej jednak nigdzie nie ma gwarancji stałego i stabilnego zasilania turbin.

Innym negatywnym aspektem energii wiatrowej jest fakt, że wiatru jako nośnika energii nie da się zmagazynować i musi być od razu przetwarzany na prąd elektryczny. Poza tym konieczne są całe farmy wiatrowe, aby zaopatrzyć w energię elektryczną cały obszar.

Kolejna trudność wynika z wyboru miejsca do budowy elektrowni wiatrowej. Instalacja turbin na wodzie albo w górach, gdzie siła wiatru jest szczególnie duża, bywa bardzo skomplikowana. Nie może się też odbywać w bezpośredniej bliskości terenów zabudowanych, ponieważ problem stanowi hałas obracających się wiatraków oraz rzucanie cienia. Podnoszone jest też często zagrożenie dla przelatujących ptaków, jakie stanowią dla nich wirujące łopaty turbin wiatrowych. Trzeba to brać pod uwagę i uwzględniać stałe trasy przelotów, projektując elektrownie wiatrowe, jednak obiektywnie biorąc, większym niebezpieczeństwem dla ptaków są szklane ściany, niż wirniki turbin wiatrowych. Sprawdź także ten artykuł o energii wiatrowej w Polsce.

Elektrownie wiatrowe w Polsce

Rodzaje elektrowni wiatrowych w zależności od mocy i konstrukcji

Ilość energii elektrycznej wytworzonej przez elektrownię wiatrową zależy od rodzaju turbiny, zainstalowanej mocy oraz siły wiatru w danej lokalizacji. Ogólny podział elektrowni wiatrowych wynika z dwóch kryteriów:

1. Położenie osi obrotu wirnika

• Turbiny o poziomej osi obrotu (Horizontal Axis Wind Turbine) – wirnik składa się z łopat (liczba trzy jest uznana za optymalną) i piasty, i przenosi energię obrotów do generatora. Całość jest umieszczona na wieży (maszcie) o wysokości do 160 m.
• Turbiny o pionowej osi obrotu (Vertical Axis Wind Turbine) – wirnik obraca się na osi prostopadłej do powierzchni ziemi. Tego typu wiatraki działają bez względu na kierunek wiatru. Nadają się szczególnie do zasilania domów jednorodzinnych, urządzeń pomiarowych i sygnalizacyjnych oraz różnych innych odbiorników oddalonych od sieci.

2. Moc znamionowa elektrowni

• Mikroelektrownie wiatrowe – generują niewielką moc do 100 W. Stosowane są do ładownia baterii samodzielnych urządzeń nawigacyjnych i komunikacyjnych.
• Małe elektrownie wiatrowe – generują moc od 100 w do 50 kW. W tej kategorii mieszczą się elektrownie wiatrowe używane do zasilania domów jednorodzinnych (od 3 kW do 5 kW).
• Duże elektrownie wiatrowe – powyżej 100 kW.

Czynniki warunkujące rozwój elektrowni wiatrowych w Polsce

Zanim powstanie farma wiatrowa generująca moc powyżej 100 kW, muszą być przeanalizowane różne czynniki i podjęte odpowiednie decyzje. Jedna z najważniejszych decyzji dotyczy lokalizacji. Największe znaczenie dla powodzenia inwestycji tworzących farmy wiatrowe jest dostępność czynnika napędzającego wirniki, czyli wiatru. Zdecydowanie lepsze od naszych warunki dla rozwoju energetyki wiatrowej występują na wyspach brytyjskich i nad Morzem Północnym, niemniej jednak w porównaniu z resztą Europy Polska wypada zupełnie nieźle.

Biorąc pod uwagę strefy energetyczne wiatru w Polsce, ponad połowę powierzchni kraju można uznać za korzystne dla energetyki wiatrowej. Wybrzeże Morza Bałtyckiego oraz północno-wschodnie rejony Suwalszczyzny kwalifikują się nawet do wybitnie korzystnych. Trzeba dodać, że na terenach uznanych za korzystne, średnie prędkości wiatru w ciągu roku przekraczają 5 m/s , ale jest to granica opłacalności i większość turbin wiatrowych w tych warunkach dopiero zaczyna pracować. Przykładowo turbina o mocy znamionowej 3 MW i średnicy wirnika 82 m przy prędkości 7 m/s osiąga zaledwie około 15% swoich możliwości. Na najsilniejsze wiatry można liczyć na Morzu Bałtyckim, jednak budowa morskiej farmy wiatrowej jest na tyle kosztowna, że korzyści są porównywalne z przeciętnymi obszarami lądowymi.

Innym czynnikiem, który ograniczająco wpływa na elektrownie wiatrowe w Polsce jest utrudnienie dostępu do miejsc, gdzie wiatraki zostały ustawione. Chodzi tutaj o ograniczenia w użytkowaniu terenu wokół wiatraków ze względu na niebezpieczeństwo wyrzucania kawałków lodu przez łopaty wirnika na znaczne odległości. W naszym klimacie na wirniku może pojawiać się lód, a kilogramowe kawałki lodu są w stanie przelecieć ponad 200 m. Planowane są ograniczenia, wyznaczające strefę ochronną między wiatrakami i budynkami mieszkalnymi na 2-3 km.