PYTANIA I ODPOWIEDZI

1. Czy zwykły inwerter fotowoltaiczny można podłączyć do przydomowej turbiny wiatrowej?

To będzie funkcjonować, ale nie tak jak powinno. Inwertery fotowoltaiczne zaprojektowane są do obsługi paneli PV, które charakteryzują się stabilnym, wysokim napięciem a zadaniem inwertera jest wysysanie jak największej ilości z nich prądu. Turbina wiatrowa działa zupełnie inaczej. Wiatr jest ciągle zmienny, wieje słabo a za 2 sekundy wieje 3 x mocniej, by potem znów wiać słabiej. Napięcie na turbinie ciągle się waha między 0 V a 500 V albo i więcej. Im silniejszy wiatr, tym wyższe napięcie. Jeśli wiatr przekroczy 3 m/s napięcie jest na tyle duże, że inwerter otworzy bramkę MPPT i wpuście przyjmie prąd. Inwerter zaczyna pobierać prąd, ale robi to „zachłannie” jak przy panelach PV. Ta „zachłanność” powoduje hamowanie turbiny i gdy wiatr jest słabszy może ją zatrzymać – nie ma „produkcji”. Dlatego inwerter powinien być przystosowany do obsługi turbin wiatrowych. Ich działanie jest zupełnie inne. Jeśli pojawi się już napięcie, przy którym otworzy bramkę MPPT w inwerterze, to prąd nie jest pobierany gwałtownie pozwalając rozkręcić się turbinie. Im większe obroty, tym większe napięcie, a tym samym większa możliwość obciążania turbiny prądem oraz większa efektywność działania turbiny. Każda turbina powinna mieć wyznaczoną przez producenta tzw. krzywą mocy, czyli przy jakim napięciu można obciążyć określoną wartością prądu. Ww parametry wpisujemy do pamięci inwertera, który inwerter obciąża turbinę prądem; który jest uzależniony od wysokości napięcia, zależącym od obrotów rotara (turbiny), co wynika od siły wiatru.

2. Koniecznie chcę zamontować turbinę wiatrową z falownikiem fotowoltaicznym

Proszę zwrócić uwagę na:

Napięcie otwierania się bramki MPPT: tj. napięcie przy którym bramka wpuści nam prąd do inwertera. Napięcia te są różne u różnych producentów falowników. U jednych to 120V a u innych 220V. W praktyce wygląda to jeszcze inaczej. Często jest to znacznie wyżej, np. 270V, co oznacza, że dopiero przy wietrze 6 m/s otworzy się nam bramka MPPT wpuszczając prąd do inwertera, gdyż dopiero wtedy wytworzy się nam 250V. Powstaję więc ogromne straty w produkcji, wcześniejsze otworzenie się bramki gwarantuje większą ilość wyprodukowanego prądu.

Czas otwarcia bramki MPPT: pojawienie się odpowiedniego napięcia to jedno, ale potem jeszcze jest kwestia czasu, po jakim ta bramka się nam otworzy. Czasem jest to 60 sekund, ale w skrajnych przypadkach to 600 sekund. Co to oznacza? Gdy pojawi się nam właściwe napięcie na turbinie (np. 170V dla określonego inwertera), to te napięcie, musi utrzymywać się przez 60 sekund, by bramka się otworzyła. To oznacza, że wiatr musi wiać nieprzerwanie z prędkością nie mniejszą niż 3m/s, by bramka wpuściła nam prąd. A co jeśli wiatr osłabnie i napięcie spadnie do 150V? Liczenie 60 sekund zacznie się od nowa, gdy znów pojawi się 170V na turbinie. A jeśli czas otwarcia bramki w inwerterze to 600 sekund? Możemy nigdy nie doczekać się prądu z turbiny wiatrowej, szybciej możemy ją spalić, bo brak odbioru prądu, to grzanie się turbiny i możliwość spalenia się uzwojenia…

Reklama 😊 Dlatego nasza firma zbudowała swoje własne laboratorium, by móc właściwie dopasować turbinę do kontrolera i inwertera, by czas reakcji tych urządzeń był jak najszybszy a produkcja jak największa.

3. Jaki inwerter kupić by turbina działała jak najlepiej?

Obecnie najlepszym inwerterem obsługującym turbinę wiatrową jest inwerter hybrydowy DEYE każdej mocy. Bramka MPPT otwiera się przy 170V, czyli dokładnie 3 m/s dla turbiny 3kw 360V Re-evolution. Czas otwierania bramki to 3 sekundy, czyli turbina nie czeka i od razu zaczyna się produkcja. Ponadto inwerter hybrydowy ma bardzo wiele ważnych funkcji. Możliwość podłączenia magazynu energii, generatora prądu lub dodatkowego, istniejącego już w instalacji inwertera jako dodatkowego źródła energii do jej zarządzania. Właściwie – inwerter hybrydowy DEYE jest komputerem, który pozwala zarządzać energią tak, by jak najmniej kupować ją z sieci.

4. Przykładowy wykres produkcji prądu z turbiny wiatrowej:

5. Jak zabezpieczona jest turbina wiatrowa przed silnym wiatrem?

Komplety, które Państwu sprzedajemy mają 3 progi bezpieczeństwa.

1. Konstrukcja turbiny – jest asymetryczna i osadzona na mszcie poza jego obwodem. Dodatkowo cała jej długość wzdłuż ogona tworzy łuk. To wszystko razem powoduje, że przy wiatrach powyżej 15m/s będzie się odwracać od wiatru, ustawiając się do kierunku wiatru bokiem. W wyniku tego zabiegu śmigła będą się wolniej obracać i turbina będziewytwarzać mniej prądu ale znajdzie ona bezpieczniejszą pozycję względem silnego wiatru.

2. Kontroler – w przypadku bardzo silnych wiatrów, coraz większych obrotów rotara, wytwarzane jest coraz wyższe napięcie. Wzrost napięcia jest wprost proporcjonalne do siły wiatru. Napięcie maxymalne przy wiatrach 15 m/s określane jest przez producenta turbin. Gdy kontroler uzyska z turbiny zbyt wysokie napięcie, wtedy załączy hamulec w formie grzałki. Istotny pobór prądu przez grzałkę spowoduje duży wzrost poboru prądu z turbiny i ją zahamuje. Turbina zwolni a wtedy kontroler wyłączy hamulec, aż do momentu pojawienia się podobnie wysokiego napięcia / prędkości wiatru.

3. Inwerter (krzywa mocy) – dzięki wprowadzonej krzywej mocy do inwertera turbina oddaje tyle prądu do inwertera ile jej pozwolimy, ale przede wszystkim tyle, by jej nadmiernym poborem nie wyhamować. To samo tyczy się najwyższych uzysków z turbiny. Jeśli pojawi się wiatr o prędkości pow. 15 m/s i popłyną z turbiny wysokie napięcia, wtedy inwerter zareaguje według ustawień krzywej mocy, którą najpierw programujemy w inwerterze. Odpowiedzią falownika na zbyt dużą prędkość wiatru będzie zwiększony pobór prądu z turbiny, co spowoduje jej wyhamowanie. W ten sposób spowolnimy obrót rotara i przegrzewanie się turbiny.

6. Do czego służy kontroler?

Kontroler ma kilka bardzo ważnych funkcji, dzięki którym nastąpi bezpieczna produkcja prądu.

1. Zamienia prąd zmienny turbiny na prąd stały by móc przekazać go do naszego inwertera, który poddaje go obróbce by móc wprowadzić go do magazynu energii lub naszego domu, a w przypadku nadwyżki wysłać go do sieci publicznej.

2. Łagodzi amplitudę skoków napięcia, by skoki napięcia wywołane podmuchami prądu były jak najłagodniejsze.

3. Zabezpiecza naszą turbinę przed przegrzaniem się. W przypadku braku możliwości oddania prądu do inwertera nasz turbina rozkręca się coraz szybciej a napięcie wzrasta nawet do 1000V. Tak wysokie napięcie niszczy turbinę, pojawiają się przebicia, zwarcie a w końcu spalenie obwodów elektrycznych. Sytuacja taka może zaistnieć w przypadku gdy nie otworzyła się na czas bramka MPPT w inwerterze a prąd nie ma gdzie popłynąć (inwertery stringowe otwierają swą bramkę wiele sekund). Ponadto w przypadku użytkowania zwykłego inwertera a nie hybrydowego oraz zaniku napięcia w sieci (np. zerwanie się sieci energetycznej przez łamiące się drzewo wskutek wiatru) nasz inwerter też się wyłączy. Wtedy nasz kontroler przekaże produkowany prąd z turbiny na hamulec / grzałkę, wyhamuje wiatrak i zabezpieczy przed nadmiernym jej rozkręcaniem się.

4. Wskazuje podstawowe dane o produkcji turbiny -napięcie, prąd, wytwarzana moc.

7. Co jest ważne przy budowie instalacji elektrowni wiatrowej?

Instalacja elektrowni wiatrowej jest dużo bardziej skomplikowana niż budowa elektrowni fotowoltaicznej. Panele PV montujemy na dachu, ziemi, podłączamy do inwertera i na tym koniec. Turbina wiatrowa wymaga przed wszystkim miejsca, które ma dobrą wietrzność. Zaistnienie takich warunków otwartych przestrzeni, tj. pola, bliskość zbiorników wodnych, wzniesienia. Bliskość budynków, lasów powoduje szarpanie mas powietrza. Dobra jakość wiatru to masa powietrza, która jest jak najbardziej jednostajna a nie szarpana i z różnych kierunków. Druga kwestia to maszt, który musi być absolutnie sztywny. Turbina 3kw Re-evolution to największa turbina, którą można montować na budynku i montuje się ją na maszcie mocowanym do budynku (solidny komin, ściana szczytowa zbrojona lub wpuszcza w budynek montując przy kalenicy). Innym sposobem montażu tej turbiny w ramach struktury budynku jest osadowienie słupa żerdziowego energetycznego przy budynku. Słup otrzymuje od nas „przejściówkę – czapeczkę” pomiędzy słupem a turbiną. Wygląd, przekroje masztów / przejściówek znajdą Państwo na naszej stronie www. Słup wykonany jest ze stali zbrojonej i betonu. Proponowany przez nas maszt doczepny z 2 warstw stali o łącznej grubości 9mm. Gdy już to wszystko mamy można posadowić turbinę i podłączyć do kontrolera a następnie inwertera. Inwerter to kolejna ważna kwestia. Z tym zagadnieniem wiążą się tematy takiej jak, szybkość załączania się bramki MPPT, napięcie przy jakim załącza się ta bramka, oraz prawidłowo zaimplementowana krzywa mocy dla danej turbiny. Spięcie tych wszystkich spraw pozwoli się cieszyć prądem od października do marca, kiedy to turbina wytwarza 70% energii w ciągu roku.

8. Jaki wybrać maszt do elektrowni wiatrowej?

Sztywny – I tu można zakończyć, ale jak uzyskać sztywny maszt? Brak sztywności masztu, na którym „tańczy” turbina oznacza prędzej czy później zniszczone łożyska w turbinie – wytarte, pęknięte, wybite z posadowienia. By temu zapobiec, korzystamy z rozwiązań, które przygotowaliśmy – maszt doczepny do budynku lub postawiony słup energetyczny o wytrzymałości 6 lub 10 kN. Dlaczego jest to aż tak istotne? Gdyż śmigła turbiny Re-evolution (średnica 4m) będą przyjmować przy wietrze 12 m/s masę powietrza z naciskiem na miejsce montażu turbiny o wartości 160 kg. To tak jakby 2 rosłych mężczyzn wbiegło i zatrzymało się na tym maszcie. Przy turbinie 5kw nacisk ten wzrasta do 350kg. To są ogromne przeciążenia, o których możemy się przekonać przy silnym wietrze gdy słup żerdziowy energetyczny o masie ponad 2 ton cały drży, co nie tylko czuć, ale również widać. Dlatego też, przy montażu masztu doczepnego podkładamy między płytę montażową a ścianę, płytę z gumy o grubości 5mm by tłumić drgania.

9. Jaka turbina jest najlepsza?

Na rynku dominują dwa rodzaje turbin. Pozioma i pionowa. Sprawność turbiny poziomej to 42% a pionowej 16%. Skąd tak wielka różnica? Wytłumaczyć to można w bardzo prostu sposób. W turbinie pionowej gdy jedna „łopata” pchana jest przez wiatr, to druga idzie pod wiatr. Chyba więcej w tej kwestii nie trzeba nic dodawać. Generalnie, wzorujmy się na dużych, przemysłowych turbinach, bo by je zbudować naukowcy poświęcili tysiące roboczogodzin. Turbina pozioma to 3 skrzydła o kształcie najbardziej zbliżonym do tych przemysłowych. Inną kwestią jest turbina on-grid czy off-grid. Turbiny off-grid to niskonapięciowe, które podłączamy do magazynów energii. Ale dla przykładu, turbina 48V o mocy 2kw to turbina w której będzie płynąć prąd o wartości do 50 Amp. To ogromne prądy, odpowiednie przewody, które wytrzymają takie natężenie, a więc i masa, właściwe odprowadzenia ciepła, powstaje kolos i wiele problemów. Dlatego myślmy o turbinach on-grid, które podłączymy do inwerterów a następnie do sieci. Turbiny Re-evolution to turbiny 360V, gdzie płyną prądy o wartości około 10 Amp. Wyższe napięcia, niższe prądy, niższe starty, mniej ciepła. Kolejną ważną kwestią jest masa turbiny. I tu panuje zasada, im cięższa tym lepsza – jak w akumulatorach. Otóż zdarzają się produkty ze znanych chińskich portali handlowych, gdzie turbina 5kw waży 31 kg. Bo jest plastikowa. Turbina 5kw Re-evolution waży 350kg. Czemu? Bo to ogromna ilość uzwojeń, porządny rotar i obudowa żeliwna, po to by dobrze odprowadzić ciepło, by turbina się nie przegrzewała w skrajnych warunkach, które na pewno kiedyś przyjdą. Na marginesie – turbina 3kW Re-evolution waży 98 kg.

10. Jak określić wietrzność swojej lokalizacji?

Gdyby robić to z zachowaniem minimum profesjonalizmu zajęło by to rok. Tyle trwają badania wietrzności przed postawieniem przemysłowych turbin wiatrowych. Uważamy, że pierwszą pozytywną wiadomością dla inwestora w domową turbinę wiatrową jest fakt istnienia w pobliżu, tych dużych turbin przemysłowych. Trzeba mieć jednak na uwadze, że te duże turbiny zbierają wiatr z wysokości 100m. nad ziemią a nasz turbina z 10m. Wiatry 100m. nad ziemią potrafią wiać 2 razy mocniej.

Bardzo ogólnym sposobem określenia wietrzności, są mapy wietrzności Polski. To może być początkiem do zastanowienia się nad zasadnością takiej inwestycji. Mapa wietrzności dla Polski dla wysokości 10m. zamieszczono poniżej.

Jeśli przewidujemy, że nasza lokalizacja jest dość wietrzna, sugerujemy zmierzyć wiatr poprzez anenometr. Mierniki wiatrów można kupić od 100 zł do 10.000 zł. za sztukę. Sugerujemy jednak kupić:

Stację pogodową rozbudowaną o anenometr – GoGEN ME 3900 WiFi – bardzo dokładne pomiary co 5 minut, wykresy, historia, statystyka (koszt od 619,00 zł.)
Anenometr ultradźwiękowy np. firmy netatmo. To najlepszy rodzaj anenometrów – najdokładniejsze, mają możliwość odczytów bieżących i tworzenia dokładnych wykresów. Koszty jednak są pow. 1000,00 zł.

Nasze subiektywne odczucia wietrzności mogą być jednak złudne. Zastosowanie anenometru może być niezbędne. Jakość wiatru jest bardzo ważna. Człowiek odczuwa porywy wiatrów, a nas interesuje wiatr jednostajny, o stałej sile. Takie wiatry występują w przestrzeniach otwartych, na wzniesieniach. Bliskość lasu, zabudowań szarpie wiatr, wiatr jest porywczy, nierównomierny.

Prawidłowe określenie przyszłych uzysków jest bardzo trudne bez odpowiednich badań. W przestrzeni otwartej, turbina wiatrowa 3kw powinna wyprodukować nie mniej niż 1 MW energii w ciągu roku. Ale wszystko zależy od uwarunkowań lokalnych. W nadmorskim pasie wybrzeża, turbina może wyprodukować nawet 9 MW. Generalnie uzyski to wypadkowa ilości dni wietrznych i jakości wiatru.

Kolejną pomocą przy określaniu wietrzności w swojej okolicy może być strona: Globalny atlas wiatru (globalwindatlas.info)

11. Jak zamontować słup przeznaczony na montaż turbiny wiatrowej?

Obecnie najtaniej słupy żerdziowe energetyczne wirowane można dostać na stronie: Żerdź wirowana E12/10 [E 12/10] : (elzakup.pl)

12. Jak określić jakość i przydatność wiatru dla turbiny wiatrowej.

Wiele osób myśli o pozyskaniu energii z wiatru, gdy czuje, że w jego lokalizacji ciągle wieją wiatry. Niestety, jest to odczucie subiektywne, odczuwane tylko na swoim ciele. Wiatru niestety nie widać! Ciężko na tej podstawie określić siłę wiatru, jego kierunek, a przede wszystkim jakość – stabilność. Anenometr może odpowiedzieć na część z tych pytań, ale tylko szacunkowo. Dzieje się tak, dlatego, że anenometry do 1.000,00 zł. zbierają dane odczytując je raz na 5 minut. Przy tak dynamicznej sile natury jest to zdecydowanie za rzadko. Wiatr potrafi się zmienić (kierunek, siła, stabilność) co parę sekund. Przy tak rzadkich odczytach (raz na 300 sekund) otrzymujemy dane bardzo powierzchowne. Siła wiatru jest tylko jedną z danych potrzebnych do określenia potencjału energetycznego lokalizacji. Drugą, może najważniejszą informacją, jest stabilność a przede wszystkim jednokierunkowość wiatru. Turbina pozioma, potrzebuje linearnych, jednokierunkowych wiatrów. W innym przypadku, mimo silnych podmuchów ale różnokierunkowych, turbina wiatrowa zajmie się szukaniem wiatru – czyli „myszkowaniem” a nie produkcją. Turbina pozioma, zamontowana na wysokości 10-12m. by produkować energię musi otrzymać wiatry linearne, stabilne kierunkowo. Jak więc tanim sposobem zbadać czy takie wiatry mamy na swojej posesji? Przede wszystkim wiatry takie wieją w miejscach o otwartej przestrzeni, w około nie może być wysokich drzew, budynków, od których się odbijają powodując zakłócenia w przepływie mas powietrza. Wiatry stają się poszarpane, różnokierunkowe, silne ale krótkotrwałe. My zaś odczuwamy, że ciągle mocno wieje. To jest złudne. Należy wiedzieć, że drzewo o wysokości 20m. powoduje zakłócenia w przepływie powietrza na długości 200m. za nim. Czyli dopiero za 200m. za nim podmuch znów się stabilizują.

Należy również zauważyć, że zwykły anenometr, to nic innego jak mała turbina wiatrowa pionowa. Taka konstrukcja, zbiera każdy, czyli wartościowy jak i śmieciowy wiatr z każdej strony, w każdym momencie. Takie dane nie dają wartościowych danych z punktu widzenia turbiny poziomej.

Rozwiązaniem, są anenometry ultradźwiękowe. Niestety są one znacznie droższe, a dodatkowo ważne jest by dane spływały od nich nie raz na 5 minut, a minimum raz na 5 sekund. Takie dane są dopiero przydatne do podjęcia odpowiednich decyzji.

Czy jest jakiś innych sposób? Tak i kosztować to będzie kilkadziesiąt złotych i trochę cierpliwości i wolnego czasu na obserwację. Należy na tyczce w miejscu, gdzie planujemy budowę turbiny wiatrowej, postawić tyczkę (drewnianą lub metalową), zawiesić wstążkę o długości 2m i szerokości 5cm. Jak można to wykonać, pokazujemy na zdjęciu. Obserwacja będzie polegała na tym, by patrzeć jak często wstążka zmienia kierunek falowania, jak długo jest uniesiona. Jeśli więc wstążka, zmienia co chwilę kierunek falowania, często opada, to wznosi się. Taka sytuacji daje odpowiedź, że to miejsce nie nadaje się na montaż turbiny poziomej. Być może turbina pionowa wychwyci jakieś wiatry, ale pozioma będzie w tym miejscu myszkować jak wstążka i produkcji prądu w tym miejscu nie będzie. Jeśli jednak, wstążka powiewa jednokierunkowo przez okresy minimum 1 minutę, stabilnie unosząc się na wietrze, warto rozważyć montaż turbiny. Wtedy warto zmierzyć siłę wiatru i ilość godzin z tym wiatrem.

Jeśli są osoby, które będą miały problem ze zrobieniem takiego urządzenia pomiarowego, za 50zł. możemy taki zestaw (pozbawiony tyczki) wysłać pocztą.

13. Jak wygląda prawidłowo funkcjonująca turbina na wietrze gdy produkuje prąd?

14. Dofinansowanie elektrowni wiatrowej

Od 17 czerwca 2024r. istnieje możliwość dofinansowania budowy elektrowni wiatrowej z programu „Moja elektrownia wiatrowa” https://mojaelektrowniawiatrowa.gov.pl/o-programie/

Najważniejsze dane to:

Dofinansowanie można otrzymać na całą infrastrukturę związaną z elektrownią wiatrową oraz magazynem energii. Dofinansowanie odbywa się na zasadzie refinansowania poniesionych wydatków w kwocie brutto, dla osób fizycznych zamieszkujących w budynkach mieszkalny, na których zostanie umieszczona elektrownia wiatrowa i która będzie zasilać w prąd budynek, w którym mieszka wnioskujący. Dofinansowanie nie przekroczy 50% poniesionych wydatków w kwotach nie wyższych niż:

5.000,00 zł. na zainstalowany kW mocy turbiny wiatrowej.
17.000,00 zł. na zainstalowany magazyn energii.
W skład wydatków kwalifikowanych należą:

– turbina wiatrowa
– maszt / słup na którym osadzona będzie turbina
– kontroler turbiny wiatrowej
– inwerter hybrydowy, który obsłuży turbinę wiatrową i magazyn energii
– magazyn energii
– budowa, zaprogramowanie, uruchomienie instalacji.

Należy podkreślić, że nasi Klienci mają już przyznane dofinansowanie na zbudowaną instalację elektrowni wiatrowej.

Wniosek do ubiegania się o przyznanie dofinansowania wypełnia się tylko elektronicznie:
https://gwd.nfosigw.gov.pl/

Do wniosku załącza się:
– fakturę zakupową instalacji elektrowni wiatrowej
– potwierdzenie płatności za fakturę
– karty techniczne turbiny wiatrowej oraz magazynu energii
– protokół zdawczo odbiorczy elektrowni wiatrowej https://mojaelektrowniawiatrowa.gov.pl/wp-content/uploads/2024/06/Zalacznik-nr-2-do-Programu_protokol-odbioru.pdf

Obecnie czas oczekiwania na decyzję w sprawie przyznania dotacji wynosi około 30 dni, gdyż po blisko 2 miesiącach funkcjonowania programu złożono około 30 wniosków w skali całego kraju.

15. Turbiny wiatrowe – 2 lata doświadczeń

W maju mijają dwa lata od montażu pierwszej przydomowej turbiny wiatrowej. Sprzedaliśmy dobrze ponad 100 turbin, które montowane były w całej Polsce, część z nich jest pod naszą kontrolą. Oto 10 wniosków, które płyną z naszych doświadczeń.

1. Przydomowe Turbiny Wiatrowe to źródło prądu o najbardziej chimerycznej charakterystyce pracy. Źródłem prądu jest wiatr, którego nie widzimy, a nasze odczucia są bardzo subiektywne.

2. By turbina pozioma produkowała prąd, musi być posadowiona w miejscu gdzie wieją wiatry jednostajne, jednokierunkowe i nie porywcze. Muszą to być przestrzenie otwarte, bez sąsiadujących budynków, drzew, względem osi wirnika. Wszystkie te przeszkody wypaczają swobodne przepływy wiatru.

3. Turbina zamontowana na słupie ma około 40% większe uzyski niż turbina zamontowana na budynku. Powodem, jest bliskość budynku względem śmigieł, gdyż odbijający się od budynku wiatr zakłóca przepływy wiatru wpadającego na śmigła.

4. Wszyscy pytają ILE? Ile prądu wyprodukuje turbina energii w ciągu roku? Turbina 3kW w dobrej lokalizacji na słupie wyprodukuje 1000 – 1500 kW/h energii. Turbina 5kW około 2000 kW/h. Jednak czynników wpływających na uzyski jest bardzo dużo.

5. Lokalizacja na mapie Polski. Tu nie ma zasad, bardzo ważne są lokalne uwarunkowania. Turbiny potrafią dawać różne uzyski będąc na tej samej działce. Ale nasze spostrzeżenia mówią, że najbardziej ryzykowane są lokalizacje w okolicach podgórskich, gdyż przepływy wiatrów po wzniesieniach są najbardziej poszarpane przez wzgórza, drzewa, lokalne uskoki ciśnienia. Najpewniejsze lokalizacje, to brzegi jezior od których wieje wiatr, szczyty pagórków, otwarte pola.

6. Turbina nie może być podstawą źródła prądu. Turbina wytwarza prąd gdy wieje wiatr pow. 3 m/s. Bywa, że takich wiatrów nie ma przez 2-3 tygodnie. A słońce mamy codziennie. Tak więc turbina ma sens, jeśli tworzymy hybrydę źródeł prądu. Panel PV + turbina + magazyn energii + zasilanie sieciowe. Inwerter hybrydowy będzie zarządzał tymi źródłami energii tak by kupować jak najmniej prądu z sieci.

7. Czy montaż turbiny ma sens ekonomiczny? Tu odpowiedź jest najtrudniejsza. Jeśli turbina jest zamontowana poprawnie, w rozsądnej cenie, z dotacją z programu „Moja Elektrownia Wiatrowa”, w odpowiedniej lokalizacji, na słupie. To tak. Ale wszystkie te elementy muszą wystąpić równocześnie. Przy czym licząc efektywność ekonomiczną, trzeba liczyć nie tylko wytwarzaną energię z turbiny, ale korzyści wynikające z zarządzania energią przez inwerter, a przede wszystkim magazynowania jej.

8. Ile wynosi rozsądna cena Elektrowni Wiatrowej wraz z magazynem energii?

Przy założeniu:

turbina 3-4kW, na słupie, kontroler + hamulec, inwerter DEYE 12kW z baypass-em, Magazyn energii 10kw/h. około 55-60tys.
turbina 5kW, na słupie, kontroler + hamulec, inwerter DEYE 12kW z baypass-em, Magazyn energii 14kw/h. około 73-75tys.
turbina 7,5kW, na słupie, kontroler + hamulec, inwerter DEYE 12kW z baypass-em, Magazyn energii 14kw/h. około 83-85tys.

Cena jednak może być wyższa, gdyż np. odległość turbiny od falownika jest duża, być może trzeba przebudować instalację elektryczną w budynku, położyć dodatkowe przyłącze elektryczne dla budynku.

9. Czego unikać przy montażu turbiny?

montażu na budynku w którym się śpi.
montażu na słabych ścianach, które nie są wzmocnione zbrojeniem, kominie.
słabym maszcie, który się wygina już pod ciężarem turbiny.
montaż urządzeń obsługujących turbinę powinien być przeprowadzony jak najbliżej rozdzielni domowej, wewnątrz budynku.

10. Czy można taniej?

Teoretycznie zawsze można, ale czy warto? Budujemy instalacje w oparciu o inwerter hybrydowy DEYE służący jako komputer do zarządzania energią domową. Funkcjonalność tego urządzenia jest ogromna, a jej celem jest kupowanie jak najmniejszej ilości energii z zewnątrz. Uważamy, że tworzenie instalacji na słabych masztach, nie ocynkowanych, z instalacją, która nie ma wszystkich funkcjonalności, kontrolerze, który nie hamuje turbiny gdy trzeba, odbije się na faktycznym koszcie / zyskach w przyszłości. To wszystko ma służyć naszemu komfortowi życia, nie zależności i bezpieczeństwie – np. gdy wyłączą nam prąd.

16. Od czego zależy moc turbiny?

Oczywiście od uzwojenia prądnicy na jakie została ona nawinięta. Ale to jest zbyt proste. Od drutu, jego średnicy, rezystancji, ilości pól magnetycznych, a potem strat mechanicznych a przede wszystkim śmigieł. Śmigła to inaczej żagiel, który napędza turbinę. Ale uwaga, to nie wszystko. Bo efektywność turbiny uzależniona jest nawet od gęstości powietrza, jego temperatury, ciśnienia, wilgotności. Nie wspomnę o rzeczy najważniejszej, czyli czy wiatr jest jednostajny i jednokierunkowy. Czyli od blisko 20 zmiennych, które wpływają na uzyski turbiny. No dobrze, ale na co kupujący turbinę wiatrową ma wpływ? Na pewno na wybór samej turbiny, jej śmigieł, i na to gdzie i jak ją zamocujemy.

Samą prądnicę pominiemy a opiszemy kwestię śmigieł. One są oczywiście różnej jakości, o różnym kształcie i tworzywa z którego zostały wykonane – karbonowe, włókno szklane, plastik, aluminium, drewno… No dobrze, a jaką moc możemy uzyskać z łopat turbiny? Jest na to wzór:

P = 0.5 · ρ · A · v³ · Cp

ρ — gęstość powietrza (około 1.225 kg/m³ na poziomie morza, przy standardowych warunkach)
A — przemieszczeniowy obszar łopatek (swept area) = π · R², gdzie R to promień łopat
v — prędkość wiatru (m/s)
Cp — współczynnik mocy turbiny (0 < Cp ≤ Betz limit 0.593; w praktyce często ~0.3–0.5)

Jako że większość Polski znajduje się na wysokości 50-200m.n.p.m gęstość powietrza przyjmijmy na 1,2kg/m³

Nasze turbiny wiatrowe o mocy 3000W posiadają śmigła o promieniu 1,95m
Współczynnik mocy załóżmy 0,4.

Z obliczeń wyjdzie nam więc, że z tych łopat uzyskać możemy 4954 W przy wietrze 12m/s. Wynik może nam się wydawać zaskakująco wysoki, ale dotyczyło by to sytuacji w warunkach laboratoryjnych, co nie zdarzy się w rzeczywistości, gdyż należy mieć jeszcze na uwadze jakość nawiniętego uzwojenia, jakość śmigieł, oporów toczenia łożysk, strat na odbiorze prądu, ciśnienia powietrza, temperatury itd. Nie zmienia to faktu, że ta turbina 3000W w okolicach Iławy, w warunkach rzeczywistych, najwyższy pik mocy osiągnęła w wysokości 4920W. Niestety nie wiemy przy jakiej prędkości wiatru.

Bardzo jednak ważną sprawą, o której przeciętny „Kowalski” nie zdaje sobie sprawy, jest przyrost mocy na każdych łopatach / śmigłach turbiny, który względem siły wiatru – nie przyrasta liniowo, a do sześcianu. To są ogromne różnice i dla przykładu. Jeśli producent przekazuje nam turbinę, która w warunkach znamionowych, czyli przy wietrze 12m/s osiąga moc 3000W to przy 11m/s ta moc wyniesie 2310W. Wyliczenia przedstawia tabela poniżej.

Powyższa tabelę można pobrać w wersji aktywnej ze strony https://re-evolution.pl/do-pobrania/

Jednakże wszystko co powyższe to teoria, gdyż środowisko naturalne to około 20-stu czynników, które wpływają na faktyczne uzyski turbiny. Najważniejsze z nich to:

– jednostajny wiatr by turbina mogła stabilnie się do niego ułożyć i kręcić równomiernie śmigłami co sprzyja stabilnemu pobieraniu prądu.

– jednokierunkowy wiatr, by turbina nie kręciła się na maszcie tylko stabilnie kręciła śmigłami. Każda zmiana kierunku wiatru to zwolnienie obrotów na prądnicy, ustawienie się prądnicy do nowego kierunku wiatru i ponowne rozkręcanie się w wyniku podmuchów.

W związku z powyższym, wiele osób szukających informacji, czy warto w danej lokalizacji postawić turbinę wiatrową, dokonuje pomiarów wiatru za pomocą anenometru. Te same powiązania próbuje się wdrożyć, gdy chcemy powiązać uzyski turbiny z siłą wiatru i jego kierunkiem, po odczytaniu danych z anenometru. Jest to jednak bardzo mylne, związku z zupełnie inną zasadą działania tych dwóch urządzeń. Przede wszystkim klasyczny anenometr, to nic innego jak mała turbina pionowa, która zbiera wiatry śmieciowe różnokierunkowe, a z drugiej strony pomiary są wypaczone, gdyż jedna łopatka reaguje na podmuch wiatru a przeciwległa jest hamowana przez ten sam wiatr. Ponadto, a może najważniejsze. Tradycyjny anenometr – jego łopatki są plastikowe i ważą około 10gram. Czułość tego urządzenia liczy się w milisekundach. Łopaty klasycznej turbiny 3000W wraz z wirnikiem ważą ponad 40 kg. i dodatkowo są hamowane pobieranym prądem przez inwerter. Więc jeśli nastąpi podmuch wiatru, nim to urządzenie nabierze obrotów adekwatnych do siły wiatru może minąć nawet 7-10 sekund. W tym czasie podmuch może zelżeć i nigdy turbina nie nabierze obrotów i wydajności, która wynikała by ze wskazań anenometru.

Czy można więc ustalić, jakie uzyski będzie generować określona turbina, z określonymi śmigłami w danym miejscu? Tylko w bardzo przybliżonym zakresie. Dla uzysków, najważniejsze jest by, turbinę lokować tylko w przestrzeniach otwartych, na których nie będzie zakłóceń w przepływach powietrza wynikających choćby z odbić wiatru od budynków, drzew. A to można sprawdzić najprostszą metodą, tj. „testem wstążki” opisaną w punkcie 12.

Nasza konkluzja jest taka, śmigła, ich wielkość jest ważna bo one mają bezpośrednie przełożenie na uzyski z prądnicy. Ale musimy też mieć świadomość, że jeśli śmigła będą zbyt duże względem turbiny, to będziemy mieć lepsze uzyski w dni codziennego użytkowania. Ale kilka razy w roku, w Polsce, mamy bardzo silne fronty nachodzące znad Atlantyku i około 24 godzin wieje ponadnormatywnie. Wtedy te zbyt duże śmigła mogą spowodować, przegrzanie się turbiny, a w końcowym rezultacie spalenie prądnicy. Możliwe jest też, że przy zbyt dużych śmigłach nastąpi tzw. przeciągnięcie śmigła i kontroler straci możliwość sterowania pracą turbiny. Urwane śmigła – to jest możliwe, prędkość końcówki śmigła nie powinna przekraczać 300 km/h.