Źródłem energii na Ziemi jest Słońce. To mało odkrywcza teza, ale za to fundamentalna. Energia nie znika, lecz przepływa między obiektami, systemami i może być trwale wiązana/magazynowana dzięki reakcjom chemicznym, biochemicznym. Podobno bilans energetyczny Ziemi został zaburzony przez działalność Człowieka, tzn. że Ziemia więcej energii zatrzymuje niż oddaje w kosmos. Bardzo upraszczając to zagadnienie, można powiedzieć, że przyspieszający rozwój naszej cywilizacji wydziela ciepło, którego na skutek różnych zjawisk nie można z Ziemi odprowadzić.
Wg powyższego, ograniczenie uwalniania energii zmagazynowanej w Ziemi w postaci węglowodorów (ropa, gaz, węgiel), w obliczu przyspieszającej gospodarki i rosnącej populacji, ma duży sens. Człowiek jest jednak chciwym stworzeniem. Liczy się zysk, najlepiej szybki. Dlatego, żeby trwale coś zmienić, to musi się to opłacać. Amen.
Jak można policzyć w moim kalkulatorze, instalacja turbiny na terenach, gdzie średnia roczna prędkość wiatru wynosi ok. 5.5 m/s jest bardzo opłacalna. Instalując niewielką turbinę o średnicy 3,2m, można uzyskać ok. 4500 kWh rocznie. To wynik, który w prostym porównaniu kosztu inwestycji oraz uzysku energii stawia turbinę wiatrową na równi z fotowoltaiką. To proste porównanie nie bierze pod uwagę dodatkowych premii, które daje wiatrak, takich jak: produkcja energii w ciągu nocy i w zimie, brak spadku wydajności z czasem (tak ja to ma miejsce w przypadku fotowoltaiki), czy łatwość naprawy bądź regeneracji (łatwo wymienialne elementy mechaniczne).
Uważam, że przydomowa turbina wiatrowa stanowi bardzo dobry sposób na pozyskiwanie darmowej energii z otoczenia, żeby jednak się to prawdziwie opłacało muszą być spełnione poniższe warunki.
- Średnia prędkość wiatru w miejscu montażu min. 5m/s. Przykładowo gdy prędkości wiatru rośnie z 5 do 7m/s (wzrost prędkości wiatru o 40%), moc turbiny rośnie aż o 170%! (P ∝ v^3).
- Średnica turbiny min. 3m. Przykładowo, gdy zwiększymy średnica turbiny z 3 do 4m (o 33%), moc turbiny wzrośnie o 70%! (P ∝ D^2)
- Wysokość montażu większa niż 8m nad gruntem – prędkość wiatru rośnie wraz z wysokością nad gruntem i eliminowany jest wpływ przeszkód.
Dla średniej prędkości wiatru poniżej 4m/s uzyski energii będą niezadowalające.
Dla średniej prędkości między 4 a 5 m/s, warto przeprowadzić całoroczny pomiar prędkości wiatru, na podstawie którego można wnioskować o rozkładzie prędkości wiatru na przestrzeni roku i tym samym o potencjale uzysku energii. Może się bowiem zdarzyć w danej lokalizacji, że albo nie wieje prawie wcale albo wieje konkretnie, co daje niską roczną średnią wiatru, ale występowanie okresów intensywnego wiania dałoby zadowalający uzysk energetyczny.
Dużym kosztem instalacyjnym jest maszt. W niektórych przypadkach można zaoszczędzić na maszcie, wykorzystując konstrukcję budynku do instalacji wiatraka.
Nie może być to jednak budynek mieszkalny, w którym śpimy, gdyż wiatrak generuje wibracje. Idealne są budynki gospodarcze, w których istnieją słupy żelbetowe, gdyż ściana murowana jest zbyt słaba, aby przenieść obciążenia generowane przez turbinę. Taki słup jest idealnym miejscem, który pozwala nam bezpiecznie, trwale i stosunkowo tanio przytwierdzić maszt turbiny. Oszczędzamy na fundamencie, projektach budowlanych, połowie długości masztu i miejscu.
Dla osób, które mają warunki wietrzne i rozważają budowę budynku gospodarczego, dobrze byłoby uwzględnić montaż wiatraka i przygotować pod to konstrukcję budynku.
Zdaję sobie sprawę, że zaistnienie wszystkich wskazanych przez mnie warunków może być dość rzadkie. Jeżeli jednak mamy takie możliwości, to nie pozwólmy, aby taka okazja i energia przeleciała nam koło nosa 🙂
Moja firma opracowała maszt dla turbiny o średnicy 3,2m do przytwierdzenia do konstrukcji budynku. Maksymalna długość masztu to 6m. Konstrukcja masztu została zoptymalizowana pod względem wytrzymałości zmęczeniowej oraz kosztu wytworzenia. Koncentracje naprężenia zostały wyeliminowane przy pomocy analiz MES wykonanych CREO SIMULATE.
Niebawem pierwsza instalacja u mnie. Zamieszczę relację na blogu.
Zainteresowanych takim rozwiązaniem zapraszam do kontaktu.
