Czy to się opłaca? Własna elektrownia wiatrowa

Turbiny wiatrowe są relatywnie prostymi konstrukcjami. Energia elektryczna zostaje wytworzona w generatorze napędzanym przez łopaty wirnika. W warunkach przydomowych najczęściej stosuje się elektrownie o poziomej osi obrotu wirnika. Najważniejszymi elementami są tutaj:

- wirnik - może posiadać jeden, dwa lub trzy płaty (najczęściej stosowane). Wirnik znajduje się bezpośrednio na wale wolnoobrotowym. Jego obroty są przekazywane do wału szybkoobrotowego poprzez skrzynię przekładniową. Wał szybkoobrotowy łączy się z wałem generatora. Z kolei generator, transformator, przekładnie oraz sterowniki znajdują się w gondoli. W naszych warunkach klimatycznych najlepiej sprawdzają się wirniki przystosowane do powolnego obrotu. Ich charakterystyczną cechą jest większa rozpiętość płatów.

- turbina - najistotniejszy element, który decyduje o wydajności i mocy całej konstrukcji. Warto pamiętać, że to właśnie turbina odpowiada za pozyskiwanie energii elektrycznej z podmuchów wiatru.

- generator - zmienia energię kinetyczną ruchu obrotowego wirnika w energię elektryczną. Powinien być dobrze dobrany do specyfikacji turbiny, gdyż optymalne współdziałanie obu tych elementów zapewnia większą sprawność elektrowni wiatrowej. Generator powinien wytwarzać napięcie znamionowe podczas optymalnej prędkości pracy turbiny wiatrowej. Standardowy generator może przybierać postać prądnicy bądź alternatora.

Warto pamiętać, że małe elektrownie o poziomej osi obrotu wirnika nie wytwarzają hałasu ani szkodliwych fal elektromagnetycznych. Mogą być bezpiecznie ulokowane bezpośrednio przy naszym domu, a nawet na dachu.

Niestety polskie prawo nie przewiduje jeszcze żadnych preferencyjnych dopłat do przydomowych turbin wiatrowych. Owszem, jest już wsparcie finansowe, ale na razie mogą z niego skorzystać wyłączne firmy. Osoba prywatna musi pokryć wszystkie koszty inwestycyjne z własnej kieszeni.

Warto jednak wspomnieć, że dofinansowanie można otrzymać do innego rodzaju źródła energii odnawialnej - kolektorów słonecznych. Więcej o możliwości uzyskania dopłat możecie przeczytać w tym artykulew tym artykule.

Do budowy małej elektrowni wiatrowej nie musimy posiadać żadnych pozwoleń. Zwróćmy jednak uwagę na to, że turbiny są montowane bezpośrednio na konstrukcji nośnej. Budowa niektórych konstrukcji nośnych bezpośrednio związanych z podłożem wiąże się z koniecznością zgłoszenia zamiaru budowy. Dokumentację składamy do urzędu miasta lub gminy. Alternatywą jest ulokowanie instalacji bezpośrednio na domu bądź na wieży z odciągami linowymi. Dom posiada już wszystkie pozwolenia, a turbina jest traktowana jako zwykłe urządzenie. Z kolei wieże z odciągnikami linowymi nie są na stałe zespolone z gruntem, a do ich wzniesienia nie trzeba wypełniać żadnych formalności.

Taka sama zasada dotyczy produkowania energii elektrycznej. Wytwarzając energię na własny użytek nie musimy spełniać żadnych wymogów formalnoprawnych. Maksymalna moc naszej turbiny może wynosić 20kW.

Wbrew pozorom moc elektrowni nie zależy wyłącznie od parametrów turbiny. Bardzo ważne będzie także położenie geograficzne. Najbardziej korzystna lokalizacja elektrowni wiatrowych to pas nadmorski od Świnoujścia do Zatoki Gdańskiej oraz rejony Suwalszczyzny. W tych miejscach występują regularne i najintensywniejsze porywy wiatru, które zapewniają dużą wydajność elektrowni wiatrowych. Najmniej korzystne warunki panują w rejonach województwa małopolskiego, w którym występuje wiele bezwietrznych dni.

Pamiętajmy, że wydajność turbin zależy także od ukształtowania pobliskiego terenu. Im mniej przeszkód, tym nasza elektrownia będzie miała lepsze warunki pracy. Wszelkie "przeszkody" mogą tworzyć zawirowania wiatru, co nie jest zjawiskiem korzystnym. Dlatego tak ważne jest, aby nasze przydomowe elektrownie wiatrowe były odpowiednio ulokowane na posesji.

Wszystkie przydomowe turbiny powinny znajdować się powyżej powierzchni dachu. Zazwyczaj montujemy je bezpośrednio na dachu bądź na przynajmniej 12-metrowym maszcie. Wyjątek stanowią jedynie małe elektrownie ulokowane na wzniesieniu znajdującym się w pewnej odległości od domu. Przestrzeń nie powinna być osłonięta przez drzewa czy inne zabudowania. Pamiętajmy, że większość wiatrów w Polsce nadciąga ze strony zachodniej, dlatego zwróćmy szczególną uwagę na ten kierunek. Z pewnością małe elektrownie wiatrowe postawione od zachodniej strony budynku będą znacznie bardziej wydajne niż turbiny ulokowane od strony wschodniej. Podczas określania optymalnej lokalizacji weźmy także pod uwagę zabudowania i naturalne przeszkody znajdujące się poza naszą posesją. Jeśli w odległości 200 metrów od zachodniej strony posesji znajduje się wysoki las czy blok mieszkalny, wówczas inwestycja nie będzie miała żadnego uzasadnienia ekonomicznego.

Poznaliśmy już prawne i techniczne aspekty budowania turbin wiatrowych, dlatego teraz określimy ceny całego przedsięwzięcia. W naszej symulacji ekonomicznej uwzględnimy koszty wykonania instalacji o mocy 5 Kw. Nasza elektrownia będzie pracowała w trybie off grid, czyli w tzw. systemie zamkniętym. Nadwyżki prądu będą przekazywane do akumulatorów (zakupimy pięć dobrych jakościowo modeli ze średniej półki cenowej). Ceny poszczególnych elementów kształtują się następująco:

- akumulatory o mocy 24V - 6500 zł;

- generator - 32 000 zł;

- maszt rurowy (do montażu na dachu) - 1000 zł;

- przetwornice (3 szt.) - 2000 zł;

- materiały montażowe - 500 zł.

Powyższe ceny stanowią wartość brutto. Według naszych obliczeń średni koszt wykonania całej instalacji wyniósł 42 000 zł.

Żeby odpowiedzieć sobie na tak postawione pytanie, musimy obliczyć roczną produkcję energii elektrycznej. Szczuje się, że elektrownie wiatrowe domowe w ciągu roku są w stanie wyprodukować 10 do 20 proc. nominalnej mocy turbiny razy liczba godzin w roku. Kalkulacja według takiego wzoru będzie wyglądała następująco:

- założenie minimalne

5 Kw. x 24 h x 365 dni x 10 proc. = 4 380 Kw.

- założenie maksymalne

5 Kw. x 24h x 365 dni x 20 proc. = 8 760 Kw.

Zatem domowe elektrownie o mocy 5 Kw. są w stanie wyprodukować w ciągu roku od 4380 do 8760 Kw. Średnia cena jednej Kw. to wydatek rzędu 0,65 groszy. Zatem w ciągu roku będziemy w stanie oszczędzić średnio 4270 zł.

Możemy przyjąć, że inwestycja zwróci się po około 10 latach. Jednak powyższe wyliczenia są jedynie teoretycznymi rozważaniami. W praktyce okazuje się, że opłacalność inwestycji może być dość wątpliwa. Wszystko zależy od regionu, w którym mieszkamy, od cen dostawcy energii, mocy turbiny oraz od usytuowania naszej elektrowni. Brak dopłat do turbin wiatrowych sprawia, że inwestycja powinna być starannie zaplanowana, a koszty dobrze przeliczone.

Wprawdzie entuzjaści podkreślają, że domowe elektrownie są bardzo opłacalne, a ich żywotność może wynosić nawet kilkadziesiąt lat. Jednak w praktyce musimy się także liczyć z pewnym ryzykiem (chociażby z wystąpieniem dłuższych okresów bezwietrznych). Cała instalacja nie powinna być traktowana jako jedyne źródło energii elektrycznej, a raczej jako system wspomagający. Lepiej będzie zainwestować w turbiny o mniejszej mocy (np. 3kW), które pochłoną znacznie mniejsze koszty inwestycyjne i zmniejszą naszą zależność od lokalnego dostawcy prądu.

Orientacyjna cena budowy mini elektrowni o mocy 3kW to 22 000 zł (czyli niemal 2-krotnie mniej niż w przypadku turbin o mocy 5 kW.). Niektórzy entuzjaści odnawialnych źródeł energii namawiają do inwestycji w znacznie większe elektrownie w systemie on grid. Wskazują, że nadwyżki prądu można sprzedać i ponosić z tego tytułu dodatkowe oszczędności. Pamiętajmy jednak, że system otwarty będzie znacznie większym wydatkiem, a na sprzedaż energii będziemy potrzebowali specjalnej koncesji. W chwili obecnej takie rozwiązanie będzie opłacalne jedynie dla większych firm, które mogą liczyć na korzystne dopłaty ze strony państwa.