Energia wiatru jest jedną z form energii słonecznej. Przyjmuje się, że ok. 2% energii wypromieniowanej przez Słońce ulega przemianie w energię kinetyczną wiatru, z czego 30% to energia mas powietrza przylegających bezpośrednio do powierzchni kuli ziemskiej (potencjał energetyczny wiatrów szacowany jest na ok. 40 TW). Energia wiatru, jak i ta bezpośrednio pochodząca ze Słońca, są z powodzeniem wykorzystywane do generowania energii elektrycznej.
Zasada działania elektrowni wiatrowych
Nowoczesne siłownie wiatrowe posiadają specjalną prądnicę działającą przy wolnych obrotach i napędzaną bezpośrednio ruchem śmigła. Dzięki czemu unika się w układzie przekładni i wałów, co eliminuje straty spowodowane tarciem i znacznie wydłuża żywotność urządzenia. Generator wolnoobrotowy umieszczony jest bezpośrednio za śmigłem. Część elektrowni wiatrowych posiada na obudowie wmontowany ster kierunku, umożliwiającym ustawienie śmigła „ na wiatr”.
Poza elementami mechanicznymi siłownia wyposażona jest w systemy elektroniczne i komputerowe sterujące jej pracą, kątem ustawienia łopat wirnika, dokonującą pomiarów siły i kierunków wiatru. Układy sterujące umożliwiają zatrzymanie urządzenia w przypadku zbyt silnego wiatru lub w sytuacji awaryjnej. Systemy elektroniczne zapewniają również kontrolę nad prawidłową pracą pozostałych urządzeń odpowiedzialnych za ładowanie akumulatorów czy przetwarzanie prądu ze stałego w zmienny.
Farmy wiatrowe lądowe
W chwili obecnej (2011 rok) całkowita moc pracujących elektrowni w Polsce wynosi ok 300 MW, z czego większość znajduje się na terenach północnych – panują tam najlepsze warunki wiatrowe. Innym rejonem jest region południowo-wschodni, gdzie planowane są inwestycje o łącznej mocy 500 MW. Poza tym mniejsze farmy wiatrowe spotyka się na terenach całego kraju. Przykład zespołu wiatraków, znajdujących się w Tymieniu (woj. Zachodniopomorskie) znajduje się na poniższym rysunku:
Źródło: http://oze.nfosigw.gov.pl/
Elektrownie wiatrowe na morzu
W porównaniu z terenami lądowymi, lokalizacja turbin wiatrowych na otwartym morzu posiada kilka wyraźnych zalet:
- wiatry wykazują większą stabilność, umożliwiając bardziej efektywne wykorzystanie ich energii oraz zmniejszenie zużycia urządzeń
-
siła wiatru na morzu jest większa na niższej wysokości, co umożliwia zużycie niższych wież, poza tym wiatry przybierają na sile w miarę oddalania się od brzegu
-
obszary morskie stwarzają więcej przestrzeni dla lokalizacji farm wiatrowych.
Niestety w Polsce nie ma żadnych podstaw prawnych do rozwoju elektrowni wiatrowych stojących w morzu. Pierwsze takie farmy mogą najwcześniej powstać za ok. 10 lat
Małe wiatraki
Alternatywą dla wielkich i kosztownych farm wiatrowych jest budowa pojedynczych wiatraków małej mocy, przy gospodarstwach rolniczych i domach jednorodzinnych. Ich zaletą są przede wszystkim małe gabaryty i stosunkowo niski koszt inwestycyjny. Na poniższym rysunku widać model hybrydowy uzyskany z połączenia małej elektrowni wiatrowej oraz panelu słonecznego:
Źródło: http://oze.nfosigw.gov.pl/
Oddziaływanie na środowisko
Najbardziej widocznym efektem oddziaływania na środowisko przyrodnicze jest obniżenie emisji szkodliwych substancji. Ekologicznie odczuwalnymi skutkami budowy elektrowni są:
-
hałas towarzyszący pracy turbiny wiatrowej
-
efekt wizualny: pojawienie się elementów technicznych w krajobrazie
-
migracje zwierząt z obszarów bezpośrednio usytuowanych przy elektrowni
-
zagrożenie dla ptactwa wynikające z możliwości zderzenia z wirującymi łopatami