Instalacja fotowoltaiczna z magazynem energii

Poznaj orientacyjne koszty

Wiatr jako niewyczerpywalne źródło energii

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.

Reklama

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.

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.