Inwestycja w odnawialne źródła energii (OZE) takie jak przydomowe elektrownie wiatrowe, przynosi wiele korzyści dla domowego budżetu i naturalnego środowiska. To głównie z uwagi na ten pierwszy czynnik, zainteresowanie przydomowymi elektrowniami wiatrowymi rośnie z roku na rok. W dzisiejszym artykule omówimy jak wygląda budowa przydomowej elektrowni wiatrowej, jaki jest koszt pojedynczej turbiny wiatrowej, jak dobrać moc turbiny do wielkości gospodarstwa domowego, a także jakie wymagania formalne trzeba spełnić.
Jak działa przydomowa elektrownia wiatrowa?
Przydomowa turbina wiatrowa to urządzenie służące do wytwarzania energii elektrycznej z wykorzystaniem energii kinetycznej wiatru. Pozyskaną energię można wykorzystać do zasilania pojedynczych domów, gospodarstw rolnych lub innych budynków. Warto dodać, że małe elektrownie wiatrowe montowane na dachach budynków czy w pobliżu gospodarstw domowych na użytek prywatny, nie podlegają tak ścisłym regulacjom, co duże turbiny wiatrowe wykorzystywane do masowej produkcji energii elektrycznej (nie występuje tu chociażby ograniczenie dotyczące minimalnej odległości wiatraka od zabudowań w zależności od jego wysokości).
Przydomowe turbiny wiatrowe działają na podobnej zasadzie jak większe komercyjne turbiny wiatrowe. Ich wirnik, zwykle o średnicy od kilku do kilkunastu metrów, obraca się pod wpływem wiatru. Ruch ten jest następnie przekazywany na generator elektryczny, który przekształca energię mechaniczną w energię elektryczną. Wytworzony prąd może być używany do zasilania elektrycznego budynku lub magazynowany w bateriach do późniejszego wykorzystania.
Turbina wiatrowa może funkcjonować w dwojaki sposób. Może bezpośrednio zasilać domową instalację elektryczną (instalacja off-grid) lub też być włączona do sieci energetycznej (instalacja on-grid). To, na jaką formę przyłączeniową się zdecydujemy, powinno uwzględniać zarówno nasze preferencje techniczne i wartość zapotrzebowania na prąd elektryczny, jak i warunki rozliczeniowe z dostawcą energii elektrycznej (opłacalność sprzedaży wytworzonej energii).
W skład całej elektrowni wiatrowej wchodzą takie podzespoły jak:
- turbina wiatrowa,
- licznik,
- okablowanie,
- akumulator.
Ponadto elektrownia wiatrowa składa się ze specjalnego falownika, włączonego do instalacji elektrycznej, którego zadaniem jest zamiana prądu stałego (DC) w prąd przemienny (AC) o regulowanej wartości napięcia i częstotliwości.
Rodzaje przydomowych elektrowni wiatrowych
Obecnie przydomowe elektrownie wiatrowe można podzielić na 2 typy, które różnią się osią ruchu obrotowego wirnika:
- Turbiny wiatrowe poziome (HAWT, ang. Horizontal Axis Wind Turbines) ,
- Turbiny wiatrowe pionowe (VAWT, ang. Vertical Axis Wind Turbines).
W przypadku turbin na użytek domowy, zdecydowanie częściej stosuje się pierwszy rodzaj, czyli turbiny poziome (tzw. wiatraki). Stanowią one blisko 95% wszystkich elektrowni wiatrowych w gospodarstwach domowych.
Dlaczego warto zainwestować w przydomową turbinę wiatrową?
Warto zainwestować w przydomową turbinę wiatrową z kilku powodów. Po pierwsze, jest to doskonały sposób na wykorzystanie darmowej, odnawialnej i czystej energii elektrycznej pochodzącej z wiatru. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod wytwarzania energii, które opierają się na spalaniu paliw kopalnych, energia wiatrowa nie generuje emisji gazów cieplarnianych ani innych zanieczyszczeń atmosferycznych. Jest to zatem przyjazna dla środowiska alternatywa, która przyczynia się do zmniejszenia naszego śladu węglowego.
Łatwy i szybki montaż
Kolejną zaletą przydomowych turbin wiatrowych jest ich elastyczność montażu. Niewielkie turbiny wiatrowe można łatwo zamontować nawet na dachu budynku, co oznacza, że nie wymagają dużych przestrzeni ani specjalnych infrastruktur. Mogą być instalowane zarówno na terenach wiejskich, gdzie wiatr jest silniejszy, jak i w mieście, gdzie wykorzystanie dostępnych powierzchni na dachach może być optymalne. Dzięki temu właściciele nieruchomości mają możliwość wykorzystania potencjału wiatru w swojej okolicy do generowania własnej energii elektrycznej.
Sprzedaż nadwyżek energii
Inwestycja w przydomową turbinę wiatrową może przynieść również korzyści finansowe. Jeśli przydomowa turbina wiatrowa generuje więcej energii, niż jest potrzebne do zasilania budynku, nadwyżki można sprzedawać do sieci energetycznej. W niektórych krajach istnieją programy rządowe, które umożliwiają właścicielom przydomowych turbin wiatrowych otrzymywanie rekompensat finansowych za nadwyżki energii, co może znacząco zmniejszyć koszty związane z energią elektryczną.
Czy domowa elektrownia wiatrowa jest opłacalna?
Opłacalność domowej turbiny wiatrowej zależy od wielu czynników, takich jak średnia wydajność turbiny, lokalizacja instalacji oraz stawki sprzedaży energii do dostawcy. Przede wszystkim, wydajność turbiny jest ściśle uzależniona od prędkości wiatru w danej lokalizacji. Im wyższa średnia prędkość wiatru, tym większa wydajność turbiny. Dlatego istotne jest dokładne zbadanie lokalnych warunków wiatrowych przed zainwestowaniem w turbiny wiatrowe.
Kolejnym czynnikiem wpływającym na opłacalność jest lokalizacja turbiny. W niektórych obszarach, zwłaszcza na obszarach wiejskich lub wybrzeżach, prędkość wiatru może być znacznie wyższa, co sprzyja generacji większej ilości energii. Jednak w bardziej zurbanizowanych lub gęsto zalesionych obszarach, turbina może napotykać na przeszkody, takie jak budynki czy drzewa, co może zmniejszyć jej wydajność. Dlatego ważne jest staranne ocenienie lokalizacji przed podjęciem decyzji o inwestycji.
Stawki sprzedaży energii do dostawcy również wpływają na opłacalność turbiny wiatrowej. W niektórych krajach istnieją programy wsparcia, które umożliwiają właścicielom przydomowych turbin wiatrowych sprzedaż nadwyżek energii do sieci energetycznej po określonej stawce. Wysokie stawki sprzedaży mogą przyczynić się do szybszego zwrotu z inwestycji i przekształcenia turbiny wiatrowej w źródło dodatkowego dochodu.
Ile prądu produkuje przydomowa elektrownia wiatrowa?
Ilość prądu produkowanego przez przydomową elektrownię wiatrową zależy od kilku czynników, takich jak wielkość turbiny wiatrowej, prędkość wiatru oraz zastosowana technologia przetwarzania ruchu mechanicznego na energię elektryczną.
Moc generowana przez turbiny wiatrowe jest zwykle podawana w kilowatach (kW) lub megawatach (MW). Większa turbina wiatrowa o większej średnicy wirnika i większej wysokości osiada potencjalnie może wygenerować więcej energii elektrycznej niż mniejsza turbina. Moc turbiny wiatrowej jest zazwyczaj określana przez producenta i podawana w dokumentacji technicznej. W przypadku przydomowych elektrowni wiatrowych, do zasilania średniej wielkości domowego gospodarstwa wystarczy turbina o mocy ok. 3–5 kW.
Jednak sama wielkość turbiny nie jest jedynym czynnikiem wpływającym na ilość wyprodukowanego prądu. Prędkość wiatru jest równie istotnym czynnikiem. Im wyższa średnia prędkość wiatru, tym większa wydajność turbiny i większa ilość energii elektrycznej, którą może wygenerować. Dlatego ważne jest dokładne zbadanie lokalnych warunków wiatrowych przed instalacją turbiny wiatrowej.
Dodatkowo, zastosowana technologia przetwarzania ruchu mechanicznego na energię elektryczną również ma wpływ na efektywność i wydajność przydomowej elektrowni wiatrowej. Nowoczesne turbiny wiatrowe są wyposażone w zaawansowane generatory elektryczne, które przekształcają ruch obrotowy wirnika w energię elektryczną. Wydajność tych generatorów może się różnić w zależności od producenta i zastosowanej technologii.
Oczywiście większa moc elektrowni wiatrowej oznaczać będzie większy koszt jej budowy.
Ograniczenia i wady przydomowej turbiny wiatrowej
Faktem jest, że turbina wiatrowa jest całkiem wydajnym, dodatkowym źródłem energii elektrycznej. Niemniej przed decyzją o budowie takiej inwestycji warto znać wady i ograniczenia indywidualnych elektrowni wiatrowych, tak aby inwestycja mogła być w pełni świadoma.
Przede wszystkim małogabarytowe elektrownie wiatrowe o mocy znamionowej do kilkuset megawatów mogą okazać się niewystarczające nawet do zasilania energooszczędnych urządzeń i zdecydowanie zaleca się montaż większych turbin o mocy przynajmniej 3 kW. Kolejne ograniczenie wynika bezpośrednio ze specyfiki działania elektrowni wiatrowych, czyli uzależnienia ich wydajności od prędkości wiatru. To powoduje, że przydomowa instalacja wiatrowa nie sprawdzi się jako jedyne źródło prądu elektrycznego. Najczęściej tego typu źródła energii montuje się jako uzupełnienie do już istniejących instalacji fotowoltaicznych.
Ile kosztuje przydomowa elektrownia wiatrowa?
Cena przydomowej elektrowni wiatrowej uzależniona jest głównie od jej mocy. W przypadku turbiny wiatrowej o mocy 3 kW trzeba liczyć się z wydatkiem rzędu 20 tys. zł. Za turbinę wiatrową o mocy 5 kW, trzeba wyłożyć już ok. 40 tys. zł, a za przydomową elektrownię wiatrową o mocy 10 kW nawet 80 tys. zł.
W tych cenach zawierają się koszty głównych podzespołów elektrowni, takie jak generator do turbiny, maszt, przetwornice, akumulatory i różne materiały montażowe.
Koszt montażu przydomowej elektrowni wiatrowej uzależniony jest od jej łącznej mocy. Mała przydomowa turbina o mocy 3 kW zamknie się w kwocie ok. 20 tys. zł. Wraz ze wzrostem mocy, wzrastać będzie też cena inwestycji.
Gdzie są najlepsze warunki wiatrowe w Polsce?
Z uwagi na ukształtowanie terenu, wykonanie przydomowej turbiny wiatrowej w Polsce może opłacać się nieco bardziej w niektórych regionach kraju. W tym przypadku przydaje się mapa warunków wiatrowych Polski, która jasno obrazuje energię wiatru na konkretnym obszarze i może pomóc w wyborze przydomowej elektrowni.
Z ogólnodostępnych informacji można wywnioskować, że najlepsze warunki do inwestycji w przydomowe turbiny wiatrowe mają mieszkańcy wybrzeża Morza Bałtyckiego oraz Suwalszczyzny. Na względnie dobre warunki pogodowe sprzyjające produkcji energii elektrycznej z wiatru, mogą liczyć także mieszkańcy środkowej i południowo-wschodniej Polski. Ponadto do wietrznych regionów kraju zaliczyć można obszary górskie.
Przydomowa elektrownia wiatrowa – formalności 2023
Szczegóły dotyczące pozwoleń na montaż przydomowych turbin wiatrowych reguluje ustawa Prawo budowlane (Dz. U. 1994 Nr 89 poz. 414). Na jej podstawie, o pozwolenie na budowę, użytkowanie i uwzględnienie w miejscowym planie zagospodarowania przestrzennego należy ubiegać się wtedy, gdy:
- moc elektrowni wiatrowej przekracza 40 kW,
- wysokość turbiny przekracza 3 metry,
- turbiny wykraczają poza obrys budynku na wysokość ponad 3 metrów,
- montaż turbin wiatrowych będzie ingerować w konstrukcję dachu.
Aby wykonać mikroinstalacje wiatrowe, które nie spełniają powyższych warunków, wystarczy zgłosić się do Urzędu Gminy ze stosowanym powiadomieniem. Tym samym jeśli interesuje nas pozyskanie dodatkowej energii elektrycznej na potrzeby gospodarstwa rolnego lub domowego lub rolnego, warto wziąć pod uwagę montaż turbin wiatrowych o mniejszych gabarytach na gruncie, które można połączyć w mini-elektrownię wiatrową.
Czy na budowę instalacji wiatrowej można uzyskać dofinansowanie?
Niestety zakres programów dofinansowujących budowę małej elektrowni wiatrowych jest bardzo okrojony i najczęściej dotyczy on tylko gospodarstw rolnych. Niemniej warto śledzić aktualne informacje na ten temat, gdyż z uwagi na stale rosnącą popularność OZE, takich programów z dotacjami może być niebawem o wiele więcej.