Elektrownie wiatrowe w Polsce – przyszłość energetyki

Energia wiatrowa, podobnie jak energia wodna, jest odnawialna, czysta i ekologiczna. Wiatr jest prezentem od natury wolnym i bezpłatnie dostępnym. Konieczność ochrony klimatu oraz odchodzenie od paliw kopalnych sprawia, że liczba elektrowni wiatrowych szybko rośnie.

Energetyka wiatrowa oraz solarna należą do najszybciej rozwijających się w Polsce i na świecie.

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.

Elektrownia wiatrowa to jeszcze nie wszystko

Każda elektrownia, w której energia wodna, wiatru albo słońca jest przetwarzana na prąd elektryczny, sama w sobie jest mało użyteczna. Generowany prąd zmienia się bowiem z każdym powiewem wiatru i cieniem na panelach. Trzeba każdą elektrownię wyposażyć w urządzenia stabilizujące i standaryzujące oraz znaleźć sposób na jej magazynowanie. Jeśli produkcja energii będzie większa od potrzeb, należy ją przechować, a w razie niedoborów sięgnąć po rezerwy.

Zwykle elektrownie wiatrowe działają w systemie on-grid. Inwerter dostosowuje generowaną energię do standardów sieciowych. Nadmiar energii zostaje wysłany do sieci, a kiedy na przykład z braku wiatru produkcja ulega zmniejszeniu, użytkownik odbiera zgromadzone nadwyżki z sieci.