ABC elektrowni wiatrowych

W ciągu ostatnich 5 lat ilość energii produkowanej przez wiatraki w Polsce wzrosła dziesięciokrotnie. Powody do radości mają m.in. gminy, gdzie farmy wiatrowe powstają. Największą korzyścią dla gmin, w której stoją turbiny są wpływy do budżetów samorządowych z tytułu podatku od inwestycji. Podatki płacone są w wysokości 2 procent od wartości elementów budowlanych inwestycji. Wpływy te zwiększą się, jeśli na terenie gminy zostanie zlokalizowana stacja elektroenergetyczna i linie do wyprowadzenia mocy generowanej przez wiatraki.
Zanim jednak gmina zacznie zarabiać na obecności wiatraków, na jej terenie muszą powstać farmy wiatrowe. Jak do tego dochodzi? Firma planująca budowę farmy wiatrowej prowadzi minimum roczne pomiary wiatru. To umożliwia poznanie róży wiatrów i wstępne rozmieszczenie poszczególnych turbin na terenie planowanej inwestycji.
Po wyborze lokalizacji, radni gminy uchwalają zmiany w gminnym Studium Uwarunkowań i Zagospodarowania Przestrzennego oraz w Miejscowym Planie Zagospodarowania Przestrzennego.
Równocześnie inwestor przygotowuje tzw. raport środowiskowy, czyli szczegółowo analizuje elementy dotyczące oddziaływania na ludzi i klimat akustyczny. Badane są również zagadnienia dotyczące ochrony przyrody.
Gdy procedury są wypełnione, a inwestycja dochodzi do skutku, pozostaje już tylko korzystać z wytworzonej przez wiatr energii. Każda turbina o sile 1,8 MW pomaga zaoszczędzić rocznie 4,4 tony CO2, generując jednocześnie energię pozwalającą na zaspokojenie zapotrzebowania energetycznego średnio 2,2 tys. gospodarstw domowych.Pojedyncza elektrownia wiatrowa składa się z czterech głównych elementów: fundamentu, wieży, gondoli oraz wirnika.
Fundament o boku około 14 metrów zbudowany jest z konstrukcji żelbetowej. Jego rozmiary mogą ulec nieznacznej zmianie w zależności od charakteru podłoża.
Na fundamencie usadowiona jest wieża o wysokości 95 metrów, średnicy 4,5 metra u podstawy i masie 200 ton.
Sercem elektrowni wiatrowej jest gondola, wewnątrz, której znajduje się mechanizm odpowiadający za wytwarzanie energii oraz bezpieczeństwo pracy całego urządzenia.
Gondola znajduje się na wieży i ma wymiary 8,8 na 4 na 3,4 metrów. Jej waga to 50 ton. Wewnątrz gondoli jest wał obrotowy, sprzężony z przekładnią, łączący wirnik z generatorem.
Wirnik waży 15 ton, do niego przytwierdzone są trzy łopaty-śmigła o długości 49 metrów i łącznej wadze ponad 22 ton. Turbina ze śmigłem ma łączną wysokość około 145 metrów.
Wewnątrz elektrowni biegnie instalacja elektryczna odprowadzająca wyprodukowaną energię oraz instalacja teletechniczna, dzięki której możliwe jest zdalne sterowanie pracą urządzenia.
System zdalnej kontroli pozwala na monitorowanie w czasie rzeczywistym pracę maszyny oraz komunikację z masztami i podstacją elektryczną zarówno z centrali lub zdalnie za pomocą e-maila lub smsa.Jeśli ktoś zastanawiałby się, czy wszystkie wiatraki są takie same, to odpowiedź jest prosta: nie. Są wiatraki o poziomej (ang. HAWT - Horizontal Axis Wind Turbine) i pionowej (ang. VAWT - Vertical Axis Wind Turbine) osi obrotu. Te pierwsze są spotykane najczęściej. Stanowią 95 procent turbin wiatrowych.
Turbiny wiatrowe poziome z klasycznym „śmigłem” mają liczbę łopat uzależnioną od wizji projektanta. Najczęściej spotykanymi układami są zwykle trójłopatowe, choć spotyka się także dwu i jednołopatowe wirniki.
Typowa turbina ma wieżę o wysokości 80-100 metrów i dwie lub trzy łopaty o średnicy 20-50 metrów. Im większa liczba łopat, tym większy moment startowy wirnika. Tę zasadę najlepiej obrazują amerykańskie wiatraki napędzające pompy wodne - posiadają one nawet kilkanaście łopat.
Z kolei wiatraki o pionowej osi obrotu znane jako turbiny wiatrowe pionowe, to około 5 procent obecnie stosowanych turbin wiatrowych. Taki turbiny mają zazwyczaj około 30 metrów wysokości i 15 metrów średnicy.Turbina wiatrowa wykorzystuje wiatr w celu wyprodukowania energii elektrycznej. Proces ten wygląda następująco: powietrze wprawia śmigło w ruch obrotowy, a generator przekształca tę energię obrotową w elektryczność. Następnie energia jest przetwarzana przez układy automatyki, które dostosowują jej jakość do wymogów Krajowego Systemu Elektroenergetycznego. Wewnątrz wiatraka znajduje się instalacja elektryczna odprowadzająca wyprodukowaną energię, która dostarczana jest do sieci przesyłowych.
Funkcjonowanie turbiny wiatrowej
To specjalna konstrukcja łopat w turbinie powoduje, że masa powietrza przepływająca przez obszar śmigła wprawia je w ruch obrotowy. Ilość obrotów śmigła uzależniona jest od prędkości wiatru oraz od jego rozmiarów.
Wał śmigła sprzężony jest z przekładnią zwielokrotniającą obroty oraz z generatorem produkującym energię elektryczną, dostarczaną następnie do sieci przesyłowychTo specjalna konstrukcja łopat w turbinie powoduje, że masa powietrza przepływająca przez obszar śmigła wprawia je w ruch obrotowy. Ilość obrotów śmigła uzależniona jest od prędkości wiatru oraz od jego rozmiarów.
Wał śmigła sprzężony jest z przekładnią zwielokrotniającą obroty oraz z generatorem produkującym energię elektryczną, dostarczaną następnie do sieci przesyłowych
Warto wiedzieć
Widząc wkomponowane malowniczo w krajobraz wiatraki, wielu zastanawia się zapewne, czy można je zwiedzać. Otóż pojedyncza turbina nie jest otwarta dla zwiedzających, ponieważ urządzenie jest w stanie pracy. Jednak zwiedzać można całe farmy. W Europie to popularny cel turystyczny. Taka wycieczka, poza niewątpliwą atrakcyjnością, ma także walory poznawcze. Wiedzą o tym dobrze m.in. rolnicy i samorządowcy, którzy odwiedzili farmę wiatrową w wielkopolskim Margoninie.
Kto choć raz widział wiatrowe farmy być może zadał sobie pytanie, dlaczego wszystkie wiatraki malowane są na biało.To nie przypadek. Turbiny wiatrowe są malowane na kolor biały jako najbardziej neutralny. Badacze odkryli, że inne kolory wiatraków mogłyby przyciągać owady, które z kolei przyciągnęłyby ptaki.

TROCHĘ HISTORII
Od początku XX wieku można było obserwować intensywny rozwój turbin wiatrowych do produkcji energii na terenach niezurbanizowanych (USA, Dania, Holandia). Ponowny wzrost zainteresowania wykorzystaniem energii wiatru do celów energetycznych nastąpił po kryzysie energetycznym w 1973 r. W 1982 r. powstało Europejskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej oraz pierwsza farma wiatrowa na dużą skalę.