Strona wykorzystuje pliki cookies.Nie pokazuj tego komunikatu ponownie ×

Technologia

Technologie stosowane w systemach wiatrowych wykorzystują energię wiatrową do celów praktycznych, takich jak wytwarzanie energii elektrycznej, ładowanie akumulatorów, pompowanie lub podgrzewanie wody, mielenie ziaren itp.

Elementy składowe małych elektrowni wiatrowych

Typowa elektrownia wiatrowa składa się z turbiny wiatrowej zainstalowanej na wieży, zapewniającej lepszy dostęp do silniejszych wiatrów. Oprócz turbiny i wieży małe elektrownie wiatrowe wymagają również urządzeń uzupełniających.

TURBINY:

W branży turbin wiatrowych zasadniczo występują dwa rodzaje turbin: turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu oraz turbiny wiatrowe o poziomej osi obrotu. Oba rodzaje turbin mają swoje wady i zalety, a celem niniejszego artykułu jest ułatwienie wyboru odpowiedniego systemu dla konkretnego zastosowania.

W branży energii wiatrowej najczęściej wykorzystuje się turbiny wiatrowe o poziomej osi obrotu. Pozioma oś obrotu oznacza, że turbina wiatrowa obraca się w płaszczyźnie poziomej, czyli równolegle do ziemi. W dużych elektrowniach wiatrowych wykorzystuje się praktycznie wyłącznie turbiny wiatrowe o poziomej osi obrotu. Z kolei w małych i przydomowych elektrowniach wiatrowych doskonale sprawdzają się turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu. Zaletą turbiny wiatrowej o poziomej osi obrotu jest to, że z określonej ilości wiatru jest ona w stanie wytworzyć więcej energii elektrycznej. Jeśli zatem celem jest nieprzerwane wytwarzanie jak największej ilości energii elektrycznej, należałoby wybrać turbinę wiatrową o poziomej osi obrotu. Wadą turbiny wiatrowej o poziomej osi obrotu jest jednak to, że ogólnie jej masa jest większa i nie sprawdza się ona dobrze w przypadku nierównomiernych podmuchów wiatru.


I tu warto wspomnieć o turbinach wiatrowych o pionowej osi obrotu. W przypadku turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu turbina obraca się w płaszczyźnie poziomej, czyli prostopadle do ziemi. Jak wspomniano wcześniej, turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu są wykorzystywane przede wszystkim w małych i przydomowych elektrowniach wiatrowych. Wynika to z tego, że zgodnie z zapewnieniami producentów turbin wiatrowych o pionowej osi obrotu turbiny te dobrze sprawdzają się w warunkach nierównomiernych podmuchów wiatru. Turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu mogą być napędzane wiatrem wiejącym z dowolnego kierunku (zakres 360°), a niektóre rodzaje turbin mogą nawet być napędzane wiatrem wiejącym z góry do dołu. Uważa się, że dzięki tej wszechstronności turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu doskonale nadają się do wykorzystania tam, gdzie warunki wiatrowe są zmienne, lub tam, gdzie obowiązujące przepisy uniemożliwiają umieszczenie turbiny na wysokości, na której wiatr wieje ze stałą prędkością.

WIEŻE:

Z uwagi na to, że prędkość wiatru zwiększa się wraz z wysokością, małe turbiny wiatrowe są montowane na wieżach. Ogólnie im wyższa wieża, tym więcej energii dana elektrownia wiatrowa może wytworzyć.

Stosunkowo niewielka inwestycja w wieżę o większej wysokości może zagwarantować bardzo wysoki poziom zwrotu pod względem wytwarzania energii. Na przykład umieszczenie generatora o mocy 10 kilowatów na wieży o wysokości 30 m zamiast na wieży o wysokości 18 m wiąże się z 10-procentowym wzrostem kosztów całego systemu, ale w rezultacie może skutkować zwiększeniem ilości wytwarzanej energii o 25%.

Można wyróżnić cztery podstawowe rodzaje wież dla turbin przeznaczonych dla gospodarstw domowych i rolnych: słupy z odciągami, wieże kratowe z odciągami, (samonośne) wieże kratowe oraz (samonośne) słupy.

Słup z odciągami: zasadniczo ten rodzaj wież jest najtańszy. Tego rodzaju wieże są pochylne i najczęściej instaluje się je za pomocą wysięgnika i wciągarki. Słupy z odciągami zazwyczaj mają 4 liny odciągowe, utrzymujące całą konstrukcję. Prace konserwacyjne na turbinie przeprowadza się poprzez pochylenie wieży. Wysokość wież tego rodzaju jest ograniczona przez masę turbiny. Zazwyczaj największą turbiną, jaką można zamontować na tego rodzaju wieżach, jest turbina o mocy 10 kW. Wieże pochylne wymagają dużej przestrzeni z uwagi na konieczność zamontowania lin odciągowych oraz przestrzeń potrzebną do podnoszenia i pochylania wieży. Informacje na temat zalecanego rodzaju wieży dla konkretnego modelu turbiny można uzyskać od producenta turbiny.


Wieże kratowe z odciągami są zazwyczaj droższe od wież słupowych. Ich konstrukcja umożliwia jednak montowanie większych turbin na większych wysokościach. Wieże tego rodzaju instaluje się zazwyczaj za pomocą wysięgnika i wciągarki. Korzyścią z zastosowania wieży kratowej z odciągami jest to, że można ją pochylić lub stosunkowo łatwo wspiąć się na nią w celu przeprowadzenia okresowych czynności konserwacyjnych (wspinanie się — przy użyciu stosownych środków bezpieczeństwa i sprzętu przez wyszkolonych pracowników — jest o wiele bezpieczniejszym rozwiązaniem niż pochylanie wieży za każdym razem, gdy konieczne jest przeprowadzenie prac konserwacyjnych). Wieże kratowe z odciągami wymagają dużej przestrzeni z uwagi na możliwość jej podnoszenia i pochylania oraz konieczność zamontowania lin odciągowych. Jak wspomniano wcześniej, informacje na temat zalecanego rodzaju wieży dla konkretnego modelu turbiny można uzyskać od producenta turbiny.


Wieże kratowe są zazwyczaj wymagane w przypadku turbin o mocy przekraczającej 20 kW. Koszt zainstalowania wieży tego rodzaju jest ogólnie większy niż koszt zainstalowania wieży kratowej z odciągami. Wynika to z konieczności użycia dźwigu w celu podniesienia wieży i turbiny oraz umieszczenia ich na właściwym miejscu. Aby przeprowadzić prace konserwacyjne, należy wspiąć się na wieżę. Jeśli niezbędne jest wykonanie gruntowanych prac, konieczne może być użycie dźwigu w celu zdjęcia turbiny z wieży. 


Ogólnie uważa się, że słupy wolnostojące są najbardziej estetyczne, ale zazwyczaj są one również najdroższe. W związku z tym najczęściej wykorzystuje się je jedynie w przypadku turbin o mocy 10 kW lub większej. Wszystkie turbiny wykorzystywane komercyjnie przez dostawców energii elektrycznej są instalowane na słupach wolnostojących. Informacje na temat zalecanego rodzaju wieży dla konkretnego modelu turbiny można uzyskać od producenta turbiny.


 

URZĄDZENIA UZUPEŁNIAJĄCE:

To, jakie urządzenia uzupełniające będą potrzebne w przypadku małej elektrowni wiatrowej — poza turbiną wiatrową i wieżą — zależy od konkretnego zastosowania. Na przykład urządzenia potrzebne do obsługi systemu pompowania wody będą inne, niż urządzenia potrzebne do obsługi przydomowej elektrowni wiatrowej. Podobnie, inne urządzenia będą potrzebne w zależności od tego, czy dany system będzie podłączony do sieci przesyłowej, będzie systemem niezależnym, czy będzie systemem hybrydowym.

Większość producentów oferuje pakiety systemowe, zawierające wszystkie elementy niezbędne do konkretnego zastosowania. W przypadku przydomowej elektrowni wiatrowej podłączonej do sieci energetycznej, w skład urządzeń uzupełniających mogą wchodzić następujące elementy:

  • sterownik;
  • baterie akumulatorowe;
  • inwerter (kondycjoner sieciowy);
  • oprzewodowanie;
  • wyłącznik elektryczny;
  • instalacja uziemienia;
  • fundament wieży.

Systemy podłączone do sieci energetycznej i systemy samodzielne

Małe elektrownie wiatrowe mogą być podłączone do sieci energetycznej lub mogą funkcjonować jako systemy samodzielne.

Małe elektrownie wiatrowe, które są podłączone do sieci dystrybucyjnej energii elektrycznej, określa się mianem systemów podłączonych do sieci energetycznej. Turbina wiatrowa podłączona do sieci energetycznej zmniejsza zużycie energii pochodzącej od dostawcy energii elektrycznej i może być wykorzystywana do zasilania instalacji oświetleniowej, sprzętu gospodarstwa domowego, grzejników elektrycznych itp. Gdy ilość energii elektrycznej wytwarzanej przez elektrownię wiatrową przekracza zapotrzebowanie, nadwyżka jest odsprzedawana przedsiębiorstwu energetycznemu. Jeśli ilość energii elektrycznej wytwarzanej przez elektrownię wiatrową jest niewystarczająca, brakująca ilość jest pobierana z sieci energetycznej.

Energia wiatrowa może również być wykorzystywana w systemach niepodłączonych do sieci, zwanych również systemami samodzielnymi, które nie są w żaden sposób połączone z siecią dystrybucyjną energii elektrycznej czy siecią energetyczną. W takich przypadkach małe elektrownie wiatrowe mogą funkcjonować samodzielnie lub w połączeniu z innymi systemami, w tym z małymi systemami fotowoltaicznymi, tworząc w ten sposób hybrydowe systemy energetyczne z innymi odnawialnymi źródłami energii i/lub agregatem diesla. Hybrydowe systemy energetyczne mogą stanowić niezawodne źródło zasilania dla gospodarstw domowych, gospodarstw rolnych, czy nawet całych społeczności (np. sąsiedzkich wspólnot mieszkaniowych), które są zlokalizowane daleko od linii przesyłowych dostawcy energii elektrycznej.

  • Grid Off 

  • Grid on - praca sprzężona z systemem elektroenergetycznym