Technika

Przydomowe elektrownie wiatrowe - FAQ - Często zadawne pytania

Czy miejsce, w którym planuję instalację jest wystarczająco wietrzne?

Prędkość wiatru jest wielkością zmienną, począwszy od absolutnej ciszy w dni bezwietrzne, a na sporadycznych gwałtownych podmuchach skończywszy. Jeśli dokonać pomiaru prędkości wiatru w danej lokalizacji w cyklu rocznym, wówczas okaże się, że wartości oscylują w granicach pewnej średniej szybkości wiatru. Jest to tzw. średnioroczna prędkość wiatru (ang. "Annual Mean Wind Speed", AMWS), będąca wskaźnikiem ilości dostępnej energii wiatru. Wskaźnik AMWS w Europie waha się od 4 m/s (14,5 km/h) w przypadku lokalizacji położonych w głębi lądu, do około 8 m/s (21,5 km/h) i więcej w miejscach najbardziej wystawi mych na działanie wiatru. Najogólniej rzecz ujmując, potrzebujemy wskaźnika AMWS o wartości co najmniej 5 m/s, aby otrzymać warunki pozwalające wytworzyć ekonomicznie uzasadnioną ilość energii, najlepiej zaś byłoby, gdyby wskaźnik ten przekraczał 5,5 m/s. Parametry pracy turbiny wiatrowych przy niskich prędkościach wiatru są korzystne, ponieważ jednak ilość pozyskiwalnej energii wiatrowej jest funkcją sześcianu jego prędkości, wiatry wiejące z szybkością poniżej 4 m/s pozwalają uzyskać bardzo niewielką ilość energii. Także wysokość wieży może mieć istotne znaczenie, o czym mowa w zakładce "Jakiego rodzaju i jakiej wysokości wieża jest najlepsza dla mojego projektu?"

Wahania sezonowe

Kolejną rzeczą, którą należy mieć na uwadze jest fakt, że w miesiącach zimowych jest zwykle więcej wiatru niż latem. Dlatego też turbina wiatrowa to dobre rozwiązanie kwestii ogrzewania i oświetlenia, którego - rzecz jasna - bardziej potrzebujemy właśnie zimą, być może w mniejszym stopniu wychodzące naprzeciw potrzebom związanym z klimatyzacją pomieszczeń.

Kierunek wiatru

Aby zapewnić efektywność pracy turbiny, należy zapewnić jej dostęp do dobrego źródła wiatru. Jest to jedna z tych kwestii, które najtrudniej ocenić, jednak ogólnie rzecz biorąc im dalej od zabudowań i drzew, tym wyższa będzie średnia prędkość wiatru. Dotyczy to zwłaszcza wszelkich przeszkód umiejscowionych od strony, skąd najczęściej wieje wiatr.

Wzgórza i doliny

Istotnym z punktu widzenia lokalizacji urządzenia czynnikiem jest ukształtowanie terenu. Szybkość wiatru zwiększa się wraz ze zbliżaniem się do szczytu wzgórza i znacząco maleje na przeciwległym zboczu wzgórza, schodząc ku dolinie. Dokładny wpływ tego zjawiska jest uzależniony od konkretnych warunków lokalnych, niemniej jednak znajdujący się po prawej stronie wykres stanowi dobry punkt odniesienia jeśli chodzi o wpływ ukształtowania terenu na wydajność układu. Rzeźba terenu może w sposób zdecydowany wpływać na ilość energii generowanej przez turbinę.

Środowisko miejskie

Generalnie nie zaleca się instalowania małych generatorów wiatrowych na obszarach zurbanizowanych, gdyż wartość wskaźnika AMWS w miastach będzie prawdopodobnie wyraźnie niższa niż na terenach wiejskich, co znacząco zmniejszy roczny uzysk energii. Taki stan rzeczy jest wynikiem nakładające się na siebie wpływu obecności budynków, które mogą być zlokalizowane w otoczeniu generatora wiatrowego, stanowiąc dodatkową przeszkodę dla dostępnego na danym obszarze wiatru, a także możliwych silnych zawirowań powietrza.

Pomiar prędkości wiatru

Jedną rzecz mogą Państwo zrobić sami: zmierzyć siłę wiatru w Państwa okolicy za pomocą anemometru, urządzenia służącego do pomiaru prędkości wiatru. W przypadku wiatromierza podłączonego do rejestratora, istnieje możliwość gromadzenia i analizowania średniej szybkości wiatru w danym okresie czasu. Aby uzyskać wiarygodną wartość średnią, pomiar siły wiatru należy przeprowadzić w okresie co najmniej 3 lat, jako że prędkość wiatru zmienia się nie tylko w ciągu roku - są także lata bardziej "wietrzne" i bardziej "ciche", co może stanowić znaczącą różnicę. Państwa pomiary można jednak ograniczyć do znacznie krótszego okresu, a uzyskane odczyty zestawić z danymi uzyskanymi z lokalnej stacji meteorologicznej.

Jakiego rodzaju i jakiej wysokości wieża jest najlepsza dla mojego projektu?

Co do zasady, im wyższa wieża, tym większa średnia prędkość wiatru, na jaką wystawiona będzie turbina; zwykle jest tak, że wieża o większej wysokości wytworzy wystarczającą ilość dodatkowej energii, aby uzasadnić jej wyższy koszt, szczególnie wówczas, gdy istnieje konieczność zniwelowania wpływu przeszkód znajdujących się na danym terenie.

W porównaniu z wieżą 12-metrową, konstrukcja o wysokości 15 m może przyczynić się do zwiększenia energii pozyskanej w stosunku rocznym o 15%, zaś wieża 9-metrowa to prawdopodobne zmniejszenie ilości energii o 15%. W przypadku istnienia lokalnych przeszkód, wpływ zmiany wysokości wieży może być jednakże większy.

Lokalizacje posiadające przeszkody znajdujące się w pobliżu turbiny mogą pociągać za sobą konieczność zastosowania wysokiej wieży, która umożliwi wyniesienie turbiny powyżej wpływu turbulencji powietrza wywołanych przez pobliskie drzewa bądź budynki.

Im wyższa wieża, tym większy koszt jej samej, fundamentów i montażu, nie należy więc ograniczać się do zlecenia instalacji najwyższej dostępnej wieży, jednak w przypadku zamiaru lokalizacji turbiny w pobliżu otaczających ją przeszkód (w odległości mniejszej niż 200 m), wybór wyższej wieży może okazać się najlepszą alternatywą. Inne czynniki - takie jak obowiązujące na danym terenie miejscowe plany zagospodarowania przestrzennego - również mogą dyktować maksymalną wysokość wieży, której instalacja jest dopuszczalna w danej części świata.

Typ wieży

W zależności o rodzaju zastosowanej turbiny, proponujemy instalację wieży wolnostojącej lub wyposażonej w odciągi.

Wieże stabilizowane za pomocą odciągów stosuje się najczęściej na terenach wiejskich; wyposażone są one w cztery odciągi biegnące od środkowej części wieży do betonowych bloków kotwiczących. Do ich budowy wykorzystuje się nieco mniej stali, nie są jednak zalecane w miejscach, gdzie spodziewany jest duży ruch ludzi w pobliżu turbiny w związku z ryzykiem uszkodzenia odciągów. Wieża wolnostojąca (w terminologii angielskiej "monopole", czyli "słup") nie posiada odciągów, lecz stoi na pojedynczym fundamencie betonowym, pozbawiona innych konstrukcji wspierających. W wielu przypadkach wybór pozostaje kwestią osobistych preferencji o charakterze estetycznym, gdzie decyzje podejmuje się w oparciu o rozwiązanie przyjemniejsze dla oka.

Ile miejsca potrzebuję do zainstalowania turbiny?

Najlepszym rozwiązaniem jest umiejscowienie turbiny w jak największej odległości od zabudowań i drzew, które mogą blokować dostęp wiatru bądź powodować zawirowania powietrza. Tytułem wskazówki: generator wiatrowy powinien być około dwukrotnie wyższy niż znajdująca się przed nim przeszkoda (przynajmniej od strony, z której najczęściej wieje wiatr). Zasada ta ma zastosowanie do wszystkich przeszkód, które są umiejscowione w odległości od turbiny równej dwudziestokrotności wysokości każdej z przeszkód. (Patrz schemat poniżej.)

Przykładowo, w przypadku budynku o wysokości 7 m, turbinę należy zlokalizować w odległości 7 X 20 m, tzn. 140 metrów od takiej przeszkody, bądź zamontować na wieży o wysokości 15 m (ponad dwukrotnie wyższej niż budynek). Jest to szczególnie ważne, jeśli przeszkoda znajduje pomiędzy turbiną a przeważającym kierunkiem wiatru.

Wykresy po prawej ilustrują niektóre przypadki wpływu przeszkód i ukształtowania terenu na dostępność źródła wiatru zasilającego turbinę.

Optymalna lokalizacja turbiny wiatrowej to szczyt łagodnego wzgórza, najgorsza zaś to strona zawietrzna dużego budynku.

Pojawia się opinia, że jednym z rozwiązań kwestii wysokości turbiny jest montaż turbiny na dachu budynku, dzięki czemu można dodatkowo zwiększyć wysokość instalacji; sprawa nie jest jednak taka prosta, co wyjaśnia "Czy mogę zamontować turbinę na dachu któregoś z należących do mnie budynków?"

Generalnie rzecz biorąc, jeśli mamy do czynienia z większą ilością przeszkód, np. budynków lub drzew, znajdujących się w odległości 200 m od planowanej lokalizacji turbiny, należy poważnie zastanowić się nad wyborem wyższej wieży, przykładowo 15-metrowej zamiast 12-metrowej. Im więcej przeszkód w pobliżu rozważanej lokalizacji, tym większa korzyść z zastosowania wieży o większej wysokości. Należy także dysponować odpowiednią ilością miejsca na osadzenie punktów kotwiczących, w przypadku wieży wyposażonej w odciągi, oraz na położenie konstrukcji w sytuacji konieczności przeprowadzenia prac konserwacyjnych. Wymagana powierzchnia terenu lokalizacji urządzenia zależy od typu i wysokości wieży.

Poziom hałasu

Generator wiatrowy wytwarza też pewną, niewielką dawkę hałasu, tak więc instytucje odpowiedzialne za plany zagospodarowania przestrzennego nie wyraża zgody na lokalizację Państwa urządzenia, jeśli miałoby ono znajdować się w zbyt małej odległości od sąsiadów. Rzeczywista odległość będzie jednak zależeć od całego zespołu czynników obejmujących, między innymi, ukształtowanie terenu, zadrzewienie i poziom hałasu charakteryzujący dany obszar. Można, jako punkt odniesienia, przyjąć, że instalacja powinna zostać zlokalizowana nie bliżej niż 100 m od najbliższego sąsiada oraz 50 m od Państwa domu. Wymagania planistów mogą być zróżnicowane, stąd konieczność zwrócenia się do miejscowych decydentów o interpretację odpowiednich przepisów. Zasada jest taka, aby unikać umiejscowienia turbiny w miejscu, gdzie przeszkadzałaby sąsiadom, bądź to wizualnie, bądź ze względu na emisję hałasu. Może to wszakże oznaczać potrzebę znalezienia kompromisowej lokalizacji, uwzględniającej z jednej strony optymalną efektywność produkcji energii, z drugiej zaś oczekiwania sąsiadów i wymagania planów zagospodarowania przestrzennego, co może pociągać za sobą konieczność podjęcia rozmów z zainteresowanymi stronami.

Czy mogę zamontować turbinę na dachu któregoś z należących do mnie budynków?

Jest to prawdopodobnie pytanie najczęściej zadawane, a przy tym takie, z odpowiedzią na które cała światowa branża małych turbin wiatrowych ma największy kłopot. Iskra nie oferuje obecnie turbiny, którą można zamontować na dachu budynku, nie zaleca także generalnie stosowania małych generatorów wiatrowych w środowisku miejskim.

Mike Bergey, szef największej na świecie firmy produkującej turbiny wiatrowe niewielkich rozmiarów mawia, że:

"życzyłby sobie, żeby ludzie przestali nas pytać o możliwość instalowania turbin na budynkach"

Paul Gipe, jeden z najbardziej szanowanych amerykańskich specjalistów od małych urządzeń przetwarzających energię wiatru, mówi:

" Montaż turbin wiatrowych - jakiegokolwiek rodzaju - na dachach budynków to bardzo zły pomysł. Jeszcze nie spotkałem się z zastosowaniem, gdzie takie rozwiązanie sprawdziło się lub mogłoby się sprawdzić."

Jedno jest wszakże jasne i nie budzi wątpliwości u (prawie) nikogo, a mianowicie, że zamierzając zamontować turbinę na dachu budynku należy wziąć pod uwagę pewne kwestie, których wpływ na instalację będzie większy niż w przypadku turbin masztowych, zlokalizowanych na terenach wiejskich:

• Będziemy mieć do czynienia z większą turbulencją powietrza, co spowoduje zwiększonym obciążeniem turbiny i ograniczonym wychwytem energii w każdym zakresie prędkości wiatru.

• W pobliżu turbiny będzie mieszkać i pracować więcej osób, należy więc zastosować większy margines bezpieczeństwa i obniżyć poziom wytworzonego hałasu.

• Może zaistnieć konieczność podjęcia dodatkowych środków celem zredukowania poziomu drgań przenoszonych na konstrukcję budynku. Przeciętna prędkość wiatru na obszarach zabudowanych będzie o wiele niższa niż w podobnej lokalizacji na terenach wiejskich, co znacząco zmniejszy ilość przechwyconej energii w stosunku rocznym.

Czy turbina będzie miała wpływ na odbiór programu telewizyjnego i radiowego?

Prawdopodobieństwo zakłócania przez turbinę wiatrową sygnału telewizyjnego i radiowego jest niewielkie, ponieważ jest to zaawansowana technologicznie konstrukcja spełniająca wymogi dotyczące źródła energii odnawialnej małej skali. Materiały, z których wykonano turbinę nie powinny powodować powstawania zjawiska określanego jako interferencja elektromagnetyczna (EMI), skutkującego "rwanym" sygnałem radiowo-telewizyjnym.

Jaki jest poziom hałasu wytwarzanego przez turbinę wiatrową?

Turbiny zaprojektowano w taki sposób, aby ich praca pociągała za sobą naprawdę niewielką emisję dźwięków. Konstrukcja wirnika, a zwłaszcza niska prędkość obrotu pokrywy wirnika, w połączeniu z bezpośrednim układem napędowym (brak skrzyni biegów) - wszystko to gwarantuje cichą pracę urządzenia. Należy przyjąć generalną zasadę, aby odległość od miejsca zamieszkania najbliższego sąsiada wynosiła ponad 100 m od cokołu masztu turbiny wiatrowej. Dźwięk dochodzący z pracującej turbiny wiatrowej jest jednak łagodny w brzmieniu, więc umieszczenie urządzenia w odległości mniejszej niż 75 m od domu wydaje się całkowicie racjonalnym rozwiązaniem.

Czy "błyskanie" łopat wirnika może stanowić jakiś kłopot?

Refleksy światła na łopatach wirnika czy cień rzucany przez łopaty we wschodzącym i zachodzącym słońcu, mogą teoretycznie powodować zjawisko rzucania błysków. Konstrukcja i zastosowanie odpowiednich powłok lakierniczych do minimum ogranicza problem z refleksami światła. Ryzyko rzucania błysków przez łopaty wirnika turbiny wiatrowej należy rozważyć na etapie wyboru lokalizacji instalacji. Zwykle można wyeliminować ten problem.

Czy turbiny wiatrowe płoszą inwentarz i dzikią zwierzynę?

Przydomowe turbiny wiatrowe to instalacje małych rozmiarów, a więc stanowiące żadne bądź bardzo niewielkie zagrożenie dla znajdujących się w zasięgu zwierząt hodowlanych i wolnożyjących. Istnieją przekonujące dowody na to, że owce, krowy i konie nie są niepokojone przez turbiny wiatrowe. Zwierzęta hodowlane można wypasać na tym samym polu, na którym umiejscowiona jest turbiny, przy czym spokój inwentarza nie jest zakłócony obecnością instalacji. Także jeśli chodzi o pozostałe otoczenie przyrodnicze, nie ma przesłanek świadczących o tym, aby i w tym przypadku miało dochodzić do jakichkolwiek szkód.

Czy zderzenia ptaków z urządzeniem mogą stanowić?

Nie wydaje się, aby istniał problem zderzania się ptaków z urządzeniem.