Udział odnawialnych źródeł energii w Polsce stanowi około 14% całkowitej produkcji energii elektrycznej, z czego energetyka wiatrowa stanowi obecnie ponad 60% wszystkich odnawialnych źródeł energii. Energetyka wiatrowa jest zatem największym dostawcą zielonej energii elektrycznej w kraju i odgrywa kluczową rolę w realizacji rządowych celów klimatycznych.
Zasada działania elektrowni wiatrowej jest zbliżona do pracy dynama rowerowego (prądnicy, alternatora). Energia kinetyczna wiatru jest przekształcana w energię elektryczną. W tym celu wykorzystywany jest generator (prądnica), który napędzany jest przez łopaty turbiny wiatrowej. Energia elektryczna jest następnie wprowadzana do sieci elektroenergetycznej. Na wydajność turbiny wiatrowej wpływa jej wysokość – im wyższa wieża, tym wiatr wieje równomierniej i stabilniej na łopaty turbiny.
Wszystkie turbiny wiatrowe posiadają wieżę, łopaty wirnika (zazwyczaj trzyłopatowe), gondolę. W wieży znajdują się linie kablowe, które biegną od gondoli do przyłącza sieciowego. Przyłącze sieciowe przesyła wytworzoną energię elektryczną do sieci konsumenckiej. Wewnątrz gondoli znajdują się urządzenia techniczne, które pozwalają na generację energii elektrycznej. Wyróżnia się dwie zasady konstrukcyjne układu generacyjnego:
- system z przekładnią zębatą
W tym systemie, przekładnia znajduje się pomiędzy generatorem a wirnikiem. Generator wytwarza napięcie znamionowe przy prędkościach obrotowych rzędu 1500 obr/min. Wirnik i jego wał obracają jakieś dziesięć razy wolniej.
- system bezprzekładniowy
W przypadku układu bez przekładni, zbudowany jest napęd bezpośredni, tzn. generator jest połączony bezpośrednio z wirnikiem i obraca się z taką samą prędkością. To rozwiązanie konstrukcyjne jest obecnie najbardziej popularne, ze względu na prostą konstrukcję układu i dlatego jest produkowane w bardzo dużych ilościach.
Czytaj: Energetyka wiatrowa. Jaką rolę ma do odegrania miedź?
Ponadto, turbiny wiatrowe wyposażone są w system śledzenia kierunku wiatru, który umożliwia turbinie dopasowanie położenia gondoli do aktualnych warunków atmosferycznych. Jest to realizowane przez przyrządy pomiarowe:
- a) wiatrowskaz dla kierunku wiatru,
- b) anemometr dla siły wiatru.
W przypadku występowania zbyt silnych wiatrów lub podczas prac konserwacyjnych stosowany jest hamulec tarczowy, który zatrzymuje pracę siłowni wiatrowej, nie dopuszczając do jej uszkodzenia. Umożliwia on również przeprowadzenie prac konserwacyjnych niezbędnych do długotrwałej i bezawaryjnej pracy.
Wydajność turbiny wiatrowej zależy w dużym stopniu od jej lokalizacji. Największe uzyski energii turbin wiatrowych występują na wybrzeżu. Wydajność ich obliczana jest dla godzin pełnego obciążenia. W głębi lądu mogą one pracować ok. 2000 godzin, a na wybrzeżu i/lub morzu nawet do 4000 godzin z pełnym obciążeniem.
Zobacz też: Energetyka wiatrowa. Dlaczego warto na nią postawić?
Podział elektrowni wiatrowych ze względu na inne kryteria:
- sposób wykorzystania produkowanej energii wyróżnia się na siłownie energetyczne i siłownie mechaniczne (np. pompowe),
- liczbę płatów wirnika – elektrownie jedno-, dwu-, trzy-, cztero- i wielopłatowe,
- usytuowanie wirnika względem kierunku wiatru i masztu (w elektrowniach typu HAWT): dowietrzne (ang. up-wind) oraz odwietrzne (ang. down-wind),
- szybkobieżność – elektrownie wolnobieżne, średniobieżne i szybkobieżne,
- budowę generatora – przekładniowe, bezprzekładniowe,
- ze względu na miejsce montażu – ONSHORE farmy wiatrowe lądowe i OFFSHORE farmy wiatrowe morskie.
Wdrażanie projektów morskich w Polsce jest realizowane zgodnie z polityką energetyczną Polski (PEP2040). Do 2040 roku zainstalowana moc na Morzu Bałtyckim ma wynosić około 10 GW.
Warunki wietrzności w Polsce
Polecamy: Mikroelektrownie wiatrowe w systemach zasilania budynków
