Jak dobrać moc turbiny wiatrowej?

Dobór turbiny do panujących warunków będzie określał jej wydajność, a tym samym ilość wyprodukowanej energii, która może być wykorzystana do zasilania odbiorników w gospodarstwie domowym. Dlatego najważniejszym parametrem, który analizują fachowcy podczas audytów, jest moc znamionowa turbiny wiatrowej. Jak wybrać model, który pod tym kątem będzie najlepiej odpowiadał naszym potrzebom?

Moc domowych elektrowni wiatrowych

Domowe turbiny wiatrowe mogą służyć jako pomocnicze lub samodzielne źródło prądu, w zależności od ilości generowanej energii, która będzie determinowana przez szereg czynników. Każdy z nich powinien zostać wzięty pod uwagę podczas przeprowadzania audytu poprzedzającego montaż. Kwestie, które należy przeanalizować, opisaliśmy szerzej w naszym poradniku jak wybrać turbinę wiatrową. W tym artykule ograniczymy się do aspektów, które mają największy wpływ na dobór elektrowni do konkretnego gospodarstwa pod kątem mocy.  

W warunkach domowych najczęściej spotyka się elektrownie wiatrowe o mocy 2,5-7 kW. Z kolei w gospodarstwach rolnych elektrownie osiągają nawet do 20 kW. Niemal 95% z nich posiada turbiny o osi poziomej HAWT, które wykazują się o wiele wyższą wydajnością, niż ich pionowe odpowiedniki (VAWT).

Moc turbiny wiatrowej a ukształtowanie terenu

Ukształtowanie terenu (szorstkość) będzie podstawowym czynnikiem, determinującym warunki wietrzne, a tym samym ilość produkowanej przez elektrownię energii. Na terenie Polski najkorzystniejsze warunki do budowy turbin wiatrowych występują na ok. 1/3 powierzchni kraju: na Pomorzu, Warmii i Mazurach, w centralnej Polsce, a także obszarze Szczecina i Bieszczad.  Wszystkie okoliczne zabudowania, obecność lasów, naturalne pagórki i wgłębienia, będą zaburzały kierunek wiatru i zmniejszały jego prędkość – muszą więc zostać uwzględnione podczas doboru turbiny.

Najdogodniejsze warunki dla elektrowni wiatrowych występują na obszarach ze średnią prędkością wiatru wynoszącą co najmniej 4 m/s. Warto podkreślić, że nawet na terenach stosunkowo bezwietrznych, ze względu na ukształtowanie terenu, mogą wystąpić dobre warunki do montażu turbin. Mówimy tu m.in. o umiejscowieniu urządzenia w pobliżu prześwitu budynków, w których dochodzi do zwężenia strumienia i wzrostu prędkości wiatru. Opłacalność montażu w podobnych miejscach powinna zostać oceniona przez specjalistę.

Na podstawie powyższej wiedzy dochodzimy do wniosku, że podczas projektowania domowej elektrowni wiatrowej, pod kątem produkowanej przez nią mocy, ważna będzie również minimalna prędkość wiatru, przy której turbina będzie w stanie wygenerować prąd, a także optymalna prędkość wiatru, przy której osiągnie ona najwyższą wydajność.

Możemy wyróżnić 9 klas szorstkości:

Jak obliczyć moc produkowaną przez turbinę wiatrową?

Ilość wytworzonej przez turbinę energii rośnie wraz z prędkością wiatru. Jak łatwo wywnioskować, w trakcie jej pracy występują wiatry o mniejszej lub większej sile, dlatego na potrzeby obliczania ilości wyprodukowanej energii przyjmuje się zawsze wartości średnie.

W dogodnych warunkach i przy prawidłowym montażu elektrownia wiatrowa może wyprodukować ilość energii elektrycznej, odpowiadającą 25% iloczynu mocy nominalnej i godzin jej pracy. W ten sposób uwzględnione zostają zarówno okresy bezwietrzne, jak i te, w których prędkość wiatru jest niższa niż minimalna prędkość potrzebna do rozpędzenia turbiny:

moc nominalna turbiny [kW] x liczba godzin pracy [h] x 365 [dni] x 0,25 = kWh/rok

Na podstawie powyższego wzoru przygotowaliśmy tabelę, która określa przybliżoną ilość produkowanej energii elektrycznej przez turbiny wiatrowe o najpopularniejszych mocach nominalnych oraz potencjalną oszczędność w skali rocznej. Na potrzeby obliczeń przyjęliśmy prognozowany na 2023 rok koszt 1 kWh na poziomie 0,95 zł brutto.

Moc turbiny wiatrowej a zasilane odbiorniki

W zależności od mocy nominalnej energia pozyskana z wiatru będzie mogła zostać wykorzystana do zasilania różnego rodzaju odbiorników. Z elektrowniami domowymi najlepiej będą współpracowały te podłączone na stałe lub na długi czas. Teraz przypiszemy turbiny o najpopularniejszych mocach nominalnych do odbiorników, które mogą potencjalnie zasilać:

Większość z elektrowni wiatrowych montowanych w Polsce stanowią turbiny o mocy 2,5-7 kW. O tym, które z rozwiązań będzie najbardziej opłacalne w danym gospodarstwie, powinien zadecydować specjalista przeprowadzający audyt, uwzględniając potrzeby wszystkich domowników i sprzętu.

Sprzedaż i montaż turbin wiatrowych w AmperGo

Szukasz fachowców, którzy przeprowadzą profesjonalny audyt twojego gospodarstwa i zaproponują maksymalnie wydajną elektrownię wiatrową? Skontaktuj się z nami! Jako AmperGo prowadzimy kompleksowe usługi doradztwa, sprzedaży i zapewniamy montaż turbin wiatrowych na terenie całej Polski. W krótkim czasie odpowiemy na wszystkie twoje pytania, określimy potrzeby energetyczne oraz uwarunkowania terenu i wykonamy instalację, która pozwoli ci maksymalnie ograniczyć koszty energii, zbliżając cię jeszcze bardziej do idei domów zeroemisyjnych.