Wiatr jako niewyczerpywalne źródło energii

Dla niektórych może to być zaskoczeniem, ale energia wiatru to przekształcona forma energii słonecznej. Wykorzystywano ją już w starożytności. Pod pojęciem wiatru rozumie się ruchy powietrza wynikające z rotacji kuli ziemskiej, nierównomiernego nagrzewania przez Słońce dużych obszarów powierzchni Ziemi oraz zróżnicowanej absorbcji promieniowania słonecznego przez ląd i morze, stanowiące ogromne potencjalne źródło energii.

Ocenia się, iż 1 do 2 proc. energii słonecznej, która dociera do powierzchni Ziemi ulega przemianie na energię kinetyczną wiatru. Jest to wielkość rzędu 2700 TW. Około 25 proc. tej energii dostępna jest w warstwie powietrza atmosferycznego o grubości 100 m, która bezpośrednio przylega do powierzchni naszej planety. Po uwzględnieniu wszelkich możliwych strat i rozważeniu możliwości montażowych siłowni wiatrowych okazuje się, że mają one potencjał energetyczny o mocy 40 TW.

Aby wykorzystać wiatr do wykonania pracy (pompowanie wody, mielenie ziarna) należy zamienić jego energię kinetyczną w mechaniczną, dzieje się to przy użyciu silników wiatrowych. Jeśli natomiast użyjemy generatora, to uzyskamy energię elektryczną. Pierwsze próby wytwarzania prądu z wykorzystaniem wiatru znane są z XIX wieku. Najpowszechniejszymi urządzeniami stosowanymi obecnie do tego celu są turbiny wiatrowe, czyli wysokie wieże z wirnikiem składającym się z łopat i piasty, połączone z generatorem wytwarzającym prąd. To ile energii zostanie wyprodukowane uzależnione jest m.in. od siły wiatru, wielkości łopat oraz wysokości wieży. Powszechną praktyka jest stawianie większej ilości turbin i tworzenie całych farm wiatrowych, co powoduje większą produkcję energii.

Nie każda lokalizacja nadaje się, by z ekonomicznym skutkiem postawić siłownię wiatrową, gdyż do produkcji prądu potrzebne są odpowiednie warunki. Obszar musi charakteryzować się stałym występowaniem wiatru w przedziale prędkości 5 do 25 m/s. Istnieją turbiny, które pracują przy niższych prędkościach (3-4 m/s), a prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.  Górna granica przedziału została ustalona z przyczyn bezpieczeństwa. Kierunek wiatru nie ma bezpośredniego wpływu na szacowanie zasobów energii wiatru, ponieważ elektrownie wiatrowe mają zdolność szybkiego reagowania na jego zmiany. Ważne jest natomiast, aby lokalizacja elektrowni wiatrowej w terenie uwzględniała przeważający kierunek wiatru występujący w dłuższym czasie. Kolejny warunek to uwzględnienie tzw. szorstkości terenu, na którą wpływ mają przeszkody terenowe. Im bardziej płaski teren tym niższa klasa szorstkości, wyższe, bardziej jednolite prędkości wiatru i mniejsze szanse na przepływy turbulentne powodujące uszkodzenia konstrukcji instalacji. Dla potencjalnej lokalizacji pomiary należy przeprowadzać na co najmniej dwóch wysokościach przez jeden rok. Po zebraniu danych, wyniki należy poddać obróbce w programie, który wskaże zasoby wiatru na badanym terenie. Pomiar prędkości rejestruje się co 10 min. Należy także rejestrować kierunek wiejącego wiatru.

W Polsce najlepsze warunki do lokalizacji elektrowni wiatrowych występują głównie na Pomorzu, Suwalszczyźnie i terenach podgórskich, nieco słabsze panują w centralnej części kraju. Energetyka wiatrowa w Polsce rozpoczęła się w latach dziewięćdziesiątych, głównie na wybrzeżu. W ostatnich latach zaczyna odgrywać coraz większą rolę, powstają profesjonalne siłownie wiatrowe sprzedające energię elektryczną do sieci. Również wprowadzenie nowej ustawy i programy wsparcia dla Małych Elektrowni Wiatrowych znaczenie przyczynią się do rozwoju tego rodzaju OZE.

Do głównych zalet siłowni wiatrowych należą:

  • brak zanieczyszczeń środowiska, gdyż wytwarzanie energii z wiatru nie powoduje emisji żadnych szkodliwych związków do atmosfery ani powstawania odpadów,
  • możliwość lokalizowania na nieużytkach i terenach zanieczyszczonych,
  • możliwość wykorzystania gruntu, na którym są zlokalizowane na uprawę rolniczą,
  • wykorzystanie odnawialnego, niewyczerpywalnego źródła energii, oszczędność paliw oraz procesu ich wydobywania i transportu,
  • stały koszt jednostkowy uzyskiwanej energii oraz wzrastająca konkurencyjność ekonomiczna w stosunku do konwencjonalnych źródeł energii,
  • minimalne straty przesyłu – siłownie wiatrowe mogą być budowane bezpośrednio u użytkownika lub w miejscach odległych, wymagających w przypadku energetyki konwencjonalnej specjalnych przyłączeń do sieci,
  • możliwość zastosowania małych turbin wirowych i produkcji prądu w terenach gdzie prąd sieciowy nie dociera,
  • prosta obsługa, krótki czas montażu, niskie koszty obsługi i eksploatacji.

Wady stosowania siłowni wiatrowych to:

  • wysokie koszty inwestycji (w ostatnim czasie wykazują one tendencje malejące dzięki coraz to nowym osiągnięciom technologicznym, a cena energii z wiatru jest coraz niższa),
  • zmienność mocy w czasie, jest to związane z tym, ze człowiek nie ma wpływu na siłę wiatru, od której zależna jest wytworzona moc,
  • hałas, choć to kwestia sporna, gdyż badania hałasu wykonane przy użyciu najnowocześniejszego sprzętu diagnostycznego nie potwierdzają dokuczliwości siłowni wiatrowych – w odległości 30-40m od pracującej elektrowni hałas osiąga wartość tła, tj. poziomu, w jakim żyje środowisko naturalne,
  • zagrożenie dla ptaków, według najnowszych badań możliwość kolizji nie jest większa niż w przypadku linii wysokiego napięcia energetyki tradycyjnej,
  • możliwość zakłócenia odbioru fal radiowych i wpływ na pogorszenie jakości sygnału telewizyjnego (nieznacznie),
  • zmiany krajobrazu, niektórzy uważają, że widok turbiny wiatrowej psuje krajobraz.

Należy pamiętać, iż w każdej kwestii są zarówno zwolennicy jak i przeciwnicy. Większość potencjalnych przeszkód w wykorzystaniu tego rodzaju energii jest przesadnie eksponowana przez tych ostatnich jako wady, uniemożliwiające jej rozwój. W porównaniu ze szkodami, wyrządzanymi przez tradycyjne wytwarzanie energii, są one nieznaczne.

Previous Article

NFOŚiGW: nabór wniosków dla banków

Next Article

URE: Przetarg na dostawcę platformy aukcyjnej dla OZE

Dodaj komentarz