Jak działa przydomowa elektrownia wiatrowa?


Mała elektrownia wiatrowa HAWT - budowa i zalety przydomowej elektrowni wiatrowej

Energia wiatrowa to rzecz, która interesuje coraz większą ilość osób prywatnych i temat o dużym potencjale.
O tym czym właściwie jest przydomowa elektrownia wiatrowa, czy jej wykorzystanie jest sensowne na terenie Polski oraz jak właściwie działa elektrownia wiatrowa opowiemy w dalszej części tekstu.


Sam temat elektrowni kojarzy się z wielkimi połaciami olbrzymich wiatraków, które raczej są niedostępne dla przeciętnego Kowalskiego. Jest jednak opcja, którą  może on wykorzystać, a jest nią mini elektrownia wiatrowa HAWT. Działanie przydomowej elektrowni wiatrowej opiszemy na podstawie najpopularniejszych elektrowni typu HAWT, czyli o poziomej osi obrotu.




Turbina domowej elektrowni wiatrowej - jej najważniejszy element

Dzięki niej pozyskiwana jest energia mechaniczna ze strugi powietrza. Jej parametry konstrukcyjne decydują o właściwościach całej elektrowni, a w szczególności o mocy i prędkości obrotowej.

Wirnik małej elektrowni wiatrowej

Posiada zazwyczaj trzy płaty (najpopularniejsze rozwiązanie, ale występują także wirniki jedno-, dwu- oraz wielopłatowe). Osadzony jest na wale wolnoobrotowym, którego obroty poprzez skrzynię przekładniową przekazywane są do wału szybkoobrotowego. Wał szybkoobrotowy połączony jest z wałem generatora, który wraz z transformatorem, przekładnią i urządzeniami sterującymi umieszczony jest w gondoli. Ponadto gondola zawiera układy smarowania, chłodzenia, hamulec tarczowy i inne niezbędne do działania elementy. Gondola i wirnik obracane są w kierunku wiatru przez silniki i przekładnię zębatą znajdującą się na szczycie wieży, na której umieszczona jest gondola.

Generator, czyli zamiana energii wiatrowej na elektryczną

Urządzenie, które energię kinetyczną ruchu obrotowego wirnika zamienia na energię elektryczną. Optymalnie dobrany do turbiny wiatrowej generator  będzie umożliwiał łagodny rozruch przy słabym wietrze, natomiast zbyt duży generator o dużej masie nie pozwoli przy słabym wietrze na rozkręcenie wirnika. Przy optymalnej prędkości obrotowej turbiny, generator powinien wytwarzać znamionowe napięcie. Występują generatory synchroniczne (prądnice) i asynchroniczne (alternatory).

Źródło: „Poradnik małej energetyki wiatrowej”, Krzysztof Nalepa


Zalety elektrowni wiatrowej typu VAWT

Rzadziej stosowanym rozwiązaniem są elektrownie z pionową osią obrotu, czyli elektrownie typu VAWT. Większość konstrukcji wiatrowych VAWT bazuje na trzech podstawowych rozwiązaniach konstrukcyjnych, czyli silnikach Savonius’a, Darrieus’a oraz rotor typu H. Są one bardzo proste w budowie, a ich najważniejszą cechą jest wolnobieżność. Pracują przy stosunkowo niewielkich obrotach, mogą być montowane niemal w każdym miejscu, niezależnie od warunków środowiskowych - nie wymagają stosowania wysokich masztów i można je montować nawet bezpośrednio na budynkach.

Jakie przydomowe elektrownie wiatrowe występują najczęściej?

Najczęściej można spotkać przydomowe turbiny wiatrowe zainstalowane na dedykowanych masztach linkowych lub konstrukcjach wolnostojących. W skład podstawowego zestawu pionowej elektrowni wiatrowej wchodzi wolnoobrotowy trójfazowy generator elektryczny, wirnik z łopatkami oraz zaawansowany kontroler cyfrowy z funkcją podbijania napięcia ładowania przy słabym wietrze.

Zdolność wytwórcza elektrowni wiatrowych to około 20- 25% więc na 100 dni taka elektrownia przepracowuje mniej więcej 20- 25 dni (przy optymalnej prędkości wiatru).