NA BUDOWIE instalacje
Sposób
na własny
prÄ…d
Jeśli zdarzają ci się
częste przerwy
w dostawie prÄ…du,
1
Elektrownia
lub twój dom jest daleko od sieci
wiatrowa z pozio-
mÄ… osiÄ… obrotu.
energetycznej, pomyśl o własnej
Wiatrak taki może
elektrowni na wiatr. się obracać w ten
sposób, by wyko-
rzystanie siły wia-
w TEKST DR INÅ». GRZEGORZ BARZYK (RZECZOZNAWCA
tru było najefek-
ENERGETYCZNY SEP), ANNA GRUNWALD
tywniejsze
w RYSUNKI WAWRZYNIEC ÅšWI
CICKI
w
rzydomowe elektrownie wiatrowe mogą wydzielony obwód w domu, zwykle niskonapię-
FIRMY OFERUJ
CE
służyć jako dodatkowe z
ródło energii, ciowy (np. obwód oświetleniowy czy obwód
SIA
OWNIE WIATROWE:
które w pewnym stopniu uniezależnia od ogrzewania podłogowego wspomagającego ogrze-
AC Prim
Psieci lokalnego dystrybutora energii elek- wanie domu), działający niezależnie od pozostałej
tel. [phone]
trycznej. Najlepiej sprawdzajÄ… siÄ™ jako zasilanie do- instalacji elektrycznej w domu  zasilanej z kon-
www.windandpower.com
mów  niskoenergetycznych  bardzo dobrze ocie- wencjonalnej sieci elektroenergetycznej, albo Enwia
tel. [phone] w. 21
plonych, które potrzebują małej ilości prądu. Elek- w
cała instalacja domowa, odłączana od sieci ener-
www.enwia.pl
trownie wiatrowe stajÄ… siÄ™ coraz bardziej popular- getycznej na czas korzystania z energii wytworzo-
Mast
tel. [phone]
ne, a zainteresowanie nimi może w przyszłości jesz- nej przez przydomową elektrownię, albo w ogóle
www.mast.com.pl
cze wzrosnąć, bo do prawa polskiego wprowadzana niepodłączona do sieci elektroenergetycznej.
Metalic
jest obecnie Dyrektywa Unii Europejskiej nr Większe elektrownie wiatrowe (zwane też
tel. [phone]
www.metalic.com.pl
2002/91/WE, według której w budynkach no- siłowniami) przeznaczone są przede wszystkim do
Rotal
wych oraz starych  gruntownie remontowanych wytwarzania energii, która następnie przekazywa-
tel. [phone]
 projektant będzie musiał uwzględnić w doku- na jest do sieci elektroenergetycznej. Są one jednak
www.rotal.pl
mentacji budynku zastosowanie energii pocho- znacznie droższe od małych  przydomowych.
dzÄ…cej z odnawialnych z
ródeł energii (OZE). Po-
nieważ elektrownie wiatrowe mogą działać prak- ILE TO KOSZTUJE*
tycznie wszędzie, świetnie nadają się do spełnienia
Mała, nowa elektrownia wiatrowa o mocy:
tego warunku.
100 W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ok. 150 euro (615 zł)
Przydomowa elektrownia wiatrowa może do-
500 W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ok. 750 euro (3000 zł)
starczać prąd na potrzeby odbiornika auto-
2-3 kW . . . . . . . . . . . . . . ponad 2500 euro (10 250 zł)
nomicznego (wydzielonego), czyli działającego 15 kW . . . . . . . . . . . . . . . ok. 15 850 euro (65 000 zł)
Im mniejsza moc elektrowni, tym zwykle dłuższy czas zwrotu poniesionych kosztów.
niezależnie od sieci elektroenergetycznej. Może
*
Ceny netto
nim być albo:
78 A
A D N Y D O M w s i e r p i e Å„ 2 0 0 6
Fot.: MAST (montaż)
instalacje
ELEKTROWNIA NIEZALEŻNA OD SIECI
Aby podczas bezwietrznej pogody w elektrowni wiatrowej nie zabrakło prądu, często stosuje się tzw. układ hybrydowy, to znaczy połączenie
w
elektrowni wiatrowej z panelami fotowoltaicznymi oraz nierzadko  z tradycyjnym generatorem spalinowym ( 1).
Ze względu na duże wahania mocy dostarczanej przez z
ródła odnawialne (w tym wiatr) w układach hybrydowych trzeba zastosować dodatkowe
akumulatory. Umożliwiają one gromadzenie nadwyżek energii w okresach zmniejszonego poboru i oddawanie jej odbiorcy, kiedy zapotrzebo-
wanie na niÄ… wzrasta.
turbina
prÄ…dnica
ogniwo
wiatrowa
z napędem
fotowoltaiczne
spalinowym
instalacja
elektryczna
w domu
inwerter
kontroler
tablica
(przetwornica)
Å‚adowania
z przełączni-
12-24 V/ 230 V
kiem zasilania
zasilanie z sieci
energetycznej
bateria
akumulatorów
zasilanie odbiorników
niskonapięciowych
w
1 Układ hybrydowy do zasilania domu. Elementy pokazane na szarej planszy montuje się w pomieszczeniu gospodarczym lub garażu
2
Wybór wielkości i typu elektrowni wiatrowej oraz Elementy składowe elektrowni
wiatrowej zwykle sprzedawane sÄ…
określonego rozwiązania zależy od tego, czemu elek-
w odpowiednio dobranych kompletach:
trownia ma służyć; powinien też być poprzedzony
a) turbina wiatrowa,
b) akumulator,
badaniami zasobów wietrzności i opłacalności inwe-
c) inwerter (przetwornica)
stycji.Najlepiej w tym celu skorzystać z pomocy i opi-
nii fachowców  na przykład z Polskiego Stowarzy-
szenia Energetyki Wiatrowej (www.visventi.org.pl)
3
UrzÄ…dzenia elektrowni
lub też Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej
zainstalowane w pomieszczeniu
2a
EC IBMER (www.ecbrec.pl). gospodarczym w domu
Jak działa elektrownia?
Elektrownie wiatrowe mogą wytwarzać energię
3
elektrycznÄ… tylko wtedy, gdy wieje wiatr  i to w do-
datku z prędkością większą od prędkości tzw. star-
towej, poniżej której turbina po prostu stoi.
Przydomowe elektrownie wiatrowe są całkowi-
2b
cie niezależnymi z
ródłami energii, w których insta-
luje się jeden z dwóch rodzajów prądnic:
1) prądu stałego,
2) małe, trójfazowe  asynchroniczne.
Elektrownie z prądnicą prądu stałego (naj-
częściej stosowane) mogą zasilać obiekty, jeżeli są
wyposażone w regulator napięcia oraz akumulatory
2c
2 3 www
do gromadzenia energii ( , ), a jeśli mają
s i e r p i e Å„ 2 0 0 6 w A
A D N Y D O M 79
Fot. (2, 3): AC PRIM/WIND AND POWER (montaż)
instalacje
www
dostarczać prąd przemienny (taki jak w sieci)
ELEKTROWNIA WIATROWA Z POZIOM
OSI
OBROTU
 muszą mieć falownik.
Jeśli elektrownie te mają zasilać dom mieszkal-
Å‚opaty wirnika
ny, to wspomniane urządzenia składowe umiesz-
cza siÄ™ zwykle w pomieszczeniach gospodarczych,
garażach itp.
Rodzaje elektrowni
wirnik
Moc. Ze względu na moc elektrownie wiatrowe
gondola  może
zawierać zespół
dzieli się na modele  mikro ,  małe i  duże .
napędowy, generator,
Do zasilania domów stosuje się głównie dwa
często też elektronikę
pierwsze rodzaje.
w
Mikroelektrownie wiatrowe to modele poniżej
100 Watów (W) mocy. Używa się ich najczęściej
w
2 Przykładowa
do ładowania baterii akumulatorów stanowiących
budowa
zasilanie obwodów wydzielonych  tam, gdzie nie
elektrowni
ma sieci elektroenergetycznej, lub z jakiegoÅ› po- wiatrowej
(na podstawie
wodu nie chce się z niej korzystać. Takie elektrow- maszt
elektrowni Enwia)
nie można wykorzystać do zasilania przez akumu-
latory części oświetlenia domu: pojedynczych
tablica
lamp, a nawet poszczególnych pomieszczeń czy
przyłączeniowa
urządzeń.
w Małe elektrownie wiatrowe to nieco większe
modele o mocy od 100 W do 50 kW. Modele z tej
grupy mogą zapewniać energię elektryczną w po-
podstawa
fundamentowa
jedynczych gospodarstwach domowych, a nawet
w małych firmach. W warunkach przydomowych
najpopularniejsze sÄ… elektrownie 3-5 kW. Moc
5,5 m
takich elektrowni, wspomagana energiÄ… zmagazy-
nowanÄ… w akumulatorach, wystarczy nierzadko
do zasilania oświetlenia, układów pompowych,
ZALETY I WADY ELEKTROWNI ZALEŻNIE OD RODZAJU WIATRAKA
sprzętu i urządzeń domowych.
w
Duże elektrownie wiatrowe (w praktyce powy-
Z poziomÄ… osiÄ… obrotu Z pionowÄ… osiÄ… obrotu
żej 100 kW), oprócz tego, że mogą zasilać dom, sto-
duży zakres mocy ciche
sowane sÄ… przede wszystkim do wytwarzania prÄ…du,
duży wybór urządzeń dość lekkie
który sprzedaje się sieci elektroenergetycznej. Taka dość głośne stosunkowo mały wybór
urządzeń i zakres mocy
elektrownia musi spełniać szczegółowe wymagania
lokalnego operatora sieci, potrzebna jest też oczywi-
ście jego zgoda na takie przyłączenie.
w
Wielkość. Ilość energii elektrycznej produkowa- w z poziomą osią obrotu  HAWT ( 2) (ang. Ho-
nej w elektrowni wiatrowej zależy głównie od rizontal Axis Wind Turbines); najpopularniejsze
prędkości wiatru. Ta z kolei zależy od wielu czyn-  ponad 95% stosowanych rozwiązań;
w
ników  zarówno klimatycznych, jak i związanych z pionową osią obrotu  VAWT (ang. Vertical
4
na przykład z wysokością usytuowania wiatraka Axis Wind Turbines) ( ).
(im jest on wyżej, tym większa produkcja energii). Ze względu na kolejne kryteria:
w
Współczesne  duże elektrownie wiatrowe sposób wykorzystania produkowanej energii
CO TO ZNACZY
osadza się na wieżach 70-, 80-, a nawet 100- czy  wyróżnia się na przykład siłownie energetyczne
120-metrowych. Małe najczęściej mają za podsta- i siłownie pompowe;
w Szybkobieżność  sto-
w
wę maszty od 1,5 m (na dachach) do 15-20 m liczbę płatów wirnika  elektrownie jedno-, dwu-,
sunek prędkości obwodo-
nad poziomem gruntu. trzy-, cztero- i wielopłatowe;
wej wirnika rotora (czyli
Podział ze względu na inne kryteria. Podstawo- w usytuowanie wirnika względem kierunku wiatru
obracajÄ…cego siÄ™ elementu
wym kryterium podziału elektrowni wiatrowych i masztu (w elektrowniach typu HAWT): do- turbiny silnika wiatrowego)
jest położenie osi obrotu wirnika, zgodnie z któ- wietrzne (ang. up-wind) oraz odwietrzne (ang. do prędkości wiatru.
rym rozróżniamy dwa rodzaje elektrowni: down-wind);
80 A
A D N Y D O M w s i e r p i e Å„ 2 0 0 6
5,5 m
18-20 m
0,7 m
instalacje
w szybkobieżność  elektrownie wolnobieżne,
średniobieżne i szybkobieżne.
Wśród najpopularniejszych maszyn  typu
HAWT  ponad 90% obecnie stosowanych to trój-
płatowe urządzenia typu up-wind służące głównie
do wytwarzania energii elektrycznej.
Gdzie postawić wiatrak?
Najlepszą odpowiedzią jest sentencja:  słuchaj lu-
dzi  kieruj siÄ™ rozumem .
w
Dostępne atlasy i mapy wietrzności ( 3) należy
4
traktować jedynie jako materiały pomocnicze.
W budowie małych elektrowni wiatrowych bar-
4
fundamencie lub utrzymywanych odciągami. Małe Dom
dziej istotna od atlasów wiatru jest obserwacja i do-
z siłownią
wiatraki można też instalować na dachu domu, pod
wiatrowÄ…
świadczenie. Lokalne uwarunkowania oreografii
warunkiem że konstrukcja dachu będzie przystoso-
o pionowej
(ukształtowania) terenu mogą sprawić, że nawet
osi obrotu
wana do takiego obciążenia; trzeba to uwzględnić
w regionie uważanym za bezwietrzny elektrownia
usytuowanÄ…
już na etapie projektowania domu.
na dachu.
wiatrowa może być opłacalna.
Ograniczenia. Elektrownie wiatrowe  również
Aby tak
Uwarunkowania lokalne. Elektrownia wiatrowa
umieścić
małe, przydomowe  stanowią z
ródło hałasu.
działa najlepiej, gdy strumień wiatru jest laminarny wiatrak,
Zgodnie z przepisami* (patrz s. 82) obiekty
konstrukcja
(niezaburzony). Aby więc zwiększyć pewność, iż
i urzÄ…dzenia stanowiÄ…ce z
ródła hałasu należy loka- dachu
struga wiatru docierająca do wiatraka będzie miała
musi być
lizować tak, by nie naruszały dopuszczalnych po-
przygotowana
przepływ bliski idealnemu, odległości wiatraka od
ziomów hałasu. Najcichszymi urządzeniami są
na stosowne
wszelkich przeszkód terenowych (w tym budyn-
obciążenie
elektrownie wiatrowe o pionowej osi obrotu, w tym
ków, drzew itp.) powinny spełniać warunki przed-
4
świderkowe ( ).
w
stawione na rysunku ( 4). Jeśli wiatrak miałby stać
Elektrownie przydomowe z reguły spełniają wy-
za przeszkodÄ… (domem, drzewem, lasem), to trze-
mogi wynikające z ochrony przed hałasem już w od-
ba pamiętać, że za tymi przeszkodami (patrząc
www
ległości 20-100 m od budynków mieszkalnych.
w kierunku wiatru) w strefie oznaczonej na rysun-
ku kolorem szaroniebieskim strugi powietrza wi-
POLSKA. MAPA WIETRZNOÅšCI
rują. Aby więc wiatrak działał efektywnie, jego wir-
nik powinien znajdować się poza tą strefą  a sam
wiatrak powinien być albo bardzo wysoki, albo
znacznie oddalony od przeszkody (zwykle o odle-
głość równą około 20 wysokościom przeszkody).
Dużo lepiej, gdy wiatrak ma się znajdować przed
przeszkodą, bo strefa zawirowań powietrza jest
wówczas znacznie mniejsza. Dzięki temu wiatrak
może stać bliżej przeszkody i być znacznie niższy
niż w pierwszej opisanej sytuacji. Umiejscowienie
wiatraka przydomowego powinno być jednak każ-
dorazowo dobierane do lokalnych warunków i po-
przedzone badaniami wietrzności w danej okolicy.
Zgodnie z zasadą przepływu Bernoulliego,
zmniejszenie przepływu (ściśnięcie) wylotu węża lokalizacja:
ogrodowego powoduje, że prędkość wody jest wybitnie korzystna
większa i struga sięga dalej. To samo prawidło od- korzystna
nieść można do przepływu strugi wiatru  w prze- dość korzystna
świtach pomiędzy budynkami wiatr jest silniejszy. niekorzystna
Umiejętność wykorzystania istniejących uwarun- wybitnie niekorzystna
kowań terenowych to warunek opłacalności
w
3 Mapa prędkości wiatru na wysokości 10 m wykonana przez IMIGW.
przedsięwzięcia.
Może być traktowana jako szacunkowa wskazówka lokalizacji elektrowni
wiatrowych, ale większe znaczenie w ocenie inwestycji mają warunki lokalne
Najczęściej wiatraki umieszcza się obok domu
na masztach (słupach) osadzonych w gruncie na
s i e r p i e Å„ 2 0 0 6 w A
A D N Y D O M 81
Fot.:  ARTIN ZESPÓA
KOORDYNACJI INWESTYCJI (montaż)
instalacje
www
Duże elektrownie wiatrowe mogą wymagać odda-
USYTUOWANIE ELEKTROWNI  WARUNKI LOKALNE
lenia nawet o 500-800 m.
Aby upewnić się, że po postawieniu elektrowni
dominujÄ…cy
sąsiedzi nie zaczną nękać inwestora licznymi kontro-
kierunek wiatru
lami, zaleca siÄ™ wykonanie specjalistycznych analiz
już na etapie przygotowania inwestycji. Takie analizy
2 H
wykonują na zlecenie chętnych wyspecjalizowane
firmy oferujące elektrownie wiatrowe, a także in-
H
stytucje zajmujÄ…ce siÄ™ energiÄ… wiatrowÄ….
2 H
20 H
Ile uzyskamy prÄ…du?
w
4 Zasady umieszczania przydomowych elektrowni wiatrowych. Wirnik i Å‚opaty
Dobrze dobrana i usytuowana elektrownia wiatro- powinny znajdować się w strefie laminarnych (niezaburzonych) strug wiatru.
Ponieważ za przeszkodami powstają zawirowania, wiatraki lepiej umieszczać
wa może wytworzyć rocznie taką ilość energii elek-
przed przeszkodami, bo wówczas mogą być niższe i stać bliżej przeszkody
trycznej, jaka odpowiada 10-20% iloczynu mocy
nominalnej instalowanej turbiny oraz liczby godzin
w ciÄ…gu roku (24 h×365). W tak wyliczonej wielko- i niskooprocentowanych (nawet 1%) kredytów in-
*
Rozporządzenie ministra środowi-
ści uwzględnione są zarówno okresy bezwietrzne, stytucji finansowych, na przykład Banku Ochrony ska z 9 stycznia 2002 r. w sprawie
wartości progowych poziomów ha-
jak i te, kiedy prędkość wiatru jest mniejsza lub Środowiska. Kredyty te według założeń mogą być
Å‚asu (DzU 2002 r., nr 8, poz. 81)
większa od tej, przy której elektrownia wiatrowa przeznaczone na zakup lub montaż urządzeń i wy- **
Ustawa z 2 kwietnia 2004 r.
o zmianie ustawy Prawo energe-
produkuje moc nominalną. Otrzymany wynik, robów służących ochronie środowiska.
tyczne, i ustawy Prawo ochrony
mimo że szacunkowy, z pewnością pomoże Fachowa pomoc. Planując budowę elektrowni
środowiska (DzU nr 91, poz. 875)
w uzmysłowieniu i urealnieniu oczekiwań. wiatrowej, warto skorzystać z pomocy fachowców,
Szczegółowej oceny produkcji energii dokonać którzy odpowiednio dobiorą jej typ oraz wielkość
można dopiero po uwzględnieniu zasobów i pomogą przebrnąć przez gęstwinę obowiązują-
wietrzności w konkretnej lokalizacji oraz właści- cych przepisów prawnych.
wości dobranego typu elektrowni wiatrowej.
Eksploatacja
Formalności Żywotność elektrowni wiatrowych sięga według
Wymagane zezwolenia. Elektrownie wiatrowe, producentów około 25 lat. W tym czasie jednak
które mają być trwale związane z gruntem (mają należy liczyć się z koniecznością ich okresowej ob-
mieć fundament), są uważane za obiekty budowla- sługi, wymianą materiałów eksploatacyjnych oraz
ne i podlegajÄ… wszelkim przepisom prawa bu- serwisem.
dowlanego. Na ich postawienie wymagane jest za-
tem uzyskanie pozwolenia na budowę. Wyjątek Więcej informacji o elektrowniach wiatrowych można
znalez
ć w internecie, na stronie:
stanowią urządzenia nieduże i sięgające niewiele
www.elektrownie-wiatrowe.org.pl
poza obrys okolicznej zabudowy, a posadawiane
zazwyczaj na masztach z odciągami  na te często
5
nie trzeba uzyskiwać pozwolenia na budowę ani
ich zgłaszać (ale lepiej upewnić się co do tego
przed rozpoczęciem budowy!).
Aby można było sprzedawać nadwyżki energii
do sieci elektroenergetycznej, zgodnie z przepisa-
mi obowiÄ…zujÄ…cymi od 1 maja 2004 r.** trzeba uzy-
skać od Urzędu Regulacji Energetyki specjalne
zezwolenie (koncesjÄ™) na prowadzenie takiej dzia-
5
Elektrownia
łalności gospodarczej i zarejestrować tę działalność
wiatrowa zasi-
lająca całe go-
w stosownym urzędzie (np. miejskim, gminy lub
spodarstwo
innym). Niestety, zakres formalności wymaganych
rolne. Pozwala
od potencjalnego producenta czystej energii wia- uniezależnić
siÄ™ od sieci
trowej nie sprzyja popularności takich inwestycji
elektro-
w Polsce.
energetycznej
 zwłaszcza
Finansowanie. Wszyscy (także indywidualne oso-
na terenach
by fizyczne) chętni do postawienia przydomowej
o rzadkiej
elektrowni wiatrowej mogą skorzystać z pomocy zabudowie
82 A
A D N Y D O M w s i e r p i e Å„ 2 0 0 6
Fot.: MAST (montaż)