Větrné elektrárny a příslušenství

Co je větrná energie?

Větrná energie je pohybová energie většího množství vzduchu, která je lidmi využívána už od antiky, jako pohon lodí nebo větrných mlýnů. Od konce 19. století je větrná energie využívána také k výrobě elektrické energie. Větrná energie náleží k obnovitelným zdrojům.

Větrné elektrárny jsou využívány ve všech klimatických zónách. Jsou instalovány na půdě (onshore) a na moři u pobřeží (offshore). Domácí větrné elektrárny jsou využívány samostaně jako zdroj energie na chatách a chalupách a v kombinaci se solárním panelem (plug and play) jako zdroj energie obytných domů.

Jak funguje větrná elektrárna?

Elektrická energie je zístávána z větrné energie prostřednictvím větrného generátoru. Přeměna energie je prováděna přímo, díky rotorům - křídlům větrné elektrárny, která mohou mít průměr až 120 metrů - otáčejícím se ve větru. Vytvořená pohybová energie je v připojeném generátoru přeměněna na elektrický proud.

Přísun energie závisí do značné míry na síle větru. Síla větru - měřená v beaufortu ve škále od 0 beaufortu (bezvětří) do 12 beaufortů (orkán) - je komplexní funkcí složenou ze slunečního záření, rotace země a lokálních podmínek. Síla větru se proto v konkrétních místech značně liší. Větrné elektrárny nelze provozovat při silném větru. Při síle větru 8 a více beaufortů je nutno větrnou elektrárnu vypnout, čímž ji chráníme před přetížením. Podle Institutu pro technologii dodávek solární energie (ISET) Univerzity v Kasselu instalované větrné elektrárny využívají pouze 15% větrné energie a jsou v provozu pouze polovinu roku, u pobřežních parků jsou tyto hodnoty vyšší.

Proud získaný z větrné energie je tedy variabilní a lze jej kalkulovat pouze v delším časovém období. Z tohoto důvodu se větrná energie nejčastěji využívá v energetickém mixu. Výkon domácí větrné elektrárny v důsledku kolísání závisí na ukládací technologii.

Měření síly větrné energie

Ziskovost malé větrné elektrárny závisí na lokálních klimatických podmínkách. Výkon větrného generátoru se zvyšuje s rychlostí větru. Při teoretické síle větru 6 m/s je teoreticky možno dosáhnout trojnásobného výkonu oproti síle 4 m/s. Ve výšce rotoru by měla průměrná rychlost větru dosahovat minimálně 4 m/s.

Chování větru je závislé na typu krajiny. Pro domácí větrné elektrárny jsou vhodné podmínky v nižších a středních horách, chování větru však závisí i na konkrétním umístnění, vysoký porost stromů a keřů působí jako větrná bariéra. Mapa větrných podmínek pro FVE Ústavu fyziky atmosféry AV ČR je pomůckou k zjištění průměrných hodnot větru v jednotlivých regionech.

Volba designu - horizontální nebo vertikální?

Větrná turbína s horizontální osou rotoru

Rozhodující výhodou malých větrných turbín s horizontální osou je vyšší účinnost ve srovnání s vertikálními větrnými turbínami. Horizontální větrné turbíny jsou nejmodernější, což není jen výsledek výzkumu a vývoje. Situace na globálním trhu také mluví sama za sebe: ve velkém sektoru větrných elektráren existují pouze horizontální turbíny. Na trhu malých větrných elektráren dominují horizontální větrné turbíny z mnoha důvodů.

Při nákupu elektrárny jsou v popředí náklady na vlastní výrobu elektřiny. Pořizovací cena horizontálních a vertikálních malých větrných turbín se výrazně neliší na kilowatt elektřiny, ale horizontální malé větrné turbíny obvykle produkují podstatně více elektřiny.

Větrná turbína s vertikální osou rotoru

Mnoho lidí upřednostňuje vertikální větrné generátory především kvůli jejich designu. Vertikální generátory jsou ale také tiché, mohou mít konstantnější výkon a spolehlivost. Pro plný výkon potřebuji silný vítr mezi 15-20 m/s. Podle Beaufortovy stupnice tomu odpovídá síla větru 7 nebo 8 (prudký vítr a bouřlivý vítr).

Vertikální větrné turbíny jsou považovány za estetičtější, nevyčuhují tolik do krajiny, vzhledem k nízké výšce nedochází k vizuálnímu poškození krajiny. Mnohé vertikální turbíny mají moderní design a nepůsobí tak rušivým estetickým dojmem. ertikální elektrárny italského výrobce Makemu jsou oproti tomu více orientovány na vzhled a design v zástavbě, plochy listů mohou být nosičem vlastní reklamy, také jsou esteticky vhodnější do hustější zástavby a tvoří také exteriérový doplněk.

Výběr výrobce a modelu

Roční výkon malé větrné elektrárny závisí na průměrné rychlosti větru ve výšce rotoru. Pouze v případě, kdy známe roční průměrnou rychlost větrné energie v místě stavby domácí větrné elektrárny, můžeme přistoupit k výběru modelu. Generátory se stejným výkonem mohou mít v konkrétních podmínkách rozdílné výstupy. Velikost rotoru bývá v mnoha případech důležitější než udávaný výkon generátoru.

Mikro větrné elektrárny jsou generátory do 5 kW, které slouží pro rodinné domy, chaty a chalupy. K ukládání energie se využívají baterie, je možno připojit k síti.

Mini větrné elektrárny jsou elektrárny o výkonu 5 - 30 kW, vhodné pro farmáře, menší firmy a větší zemědělské usedlosti.

Střední větrné elektrárny jsou elektrárny o výkonu 30 - 100 kW, určené větším firmám a rozsáhlým zemědělským podnikům. Tato zařízení je nutné připojit do veřejné sítě.

Silná versus slabá síla větru

Výběr větrné turbíny závisí na síle větru v dané lokalitě. V principu se držíme základního pravidla - při malé síle větru potřebujeme turbínu s větším rotorem, zatímco při silných a silně výkyvových větrných podmínkách vybíráme rotor menší, zabráníme tak přetěžování systému a prodlužujeme životnost celého systému.

Hlukové emise

Moderní malé větrné turbíny s optimalizovanou aerodynamikou křídel a sofistikovanou řídicí technologií jsou tiché. Hluk větru je často hlasitější než větrný generátor. Ale každý systém má svůj vlastní "zvuk".

Je nepravděpodobné, že by malá větrná turbína překračovala emisní limity hluku a rušila rodinné příslušníky a sousedy. Dodržujte přesto odpovídající specifikace uváděné výrobcem a porovnejte je s povolenými emisními hodnotami. Zvuk se snižuje v poměru vzdálenosti od umístěného generátoru. V čistě obytných zónách jsou limity hlukových emisí v noci limitovány 40 dB vně budovy a 30 dB uvnitř budovy. Pokud plánujete umístit generátor do silně obydlené oblasti a nejste si jisti, zda hlukové emise nebudou rušit sousedy, volte raději vertikální generátor, který je mnohem tišší než horizontální.

Přehled nejdůležitějších parametrů pro výběr domácí větrné elektrárny