Zasada działania przydomowej elektrowni wiatrowej

Elektrownia wiatrowa pozwala pozyskiwać darmową energię z wiatru. Jej wykorzystanie nie powoduje dodatkowo emisji CO2 lub innych zanieczyszczeń. Inwestor zyskuje ponadto niezależność energetyczną. 

Przydomowa elektrownia wiatrowa to cały system złożony z wielu współpracujących ze sobą elementów, takich jak turbina wiatrowa, akumulatory (opcja dodatkowa), licznik, okablowanie.

Jeśli zastanawiacie się, jaki jest schemat działania, niezależnie od mocy przydomowej elektrowni jest on zawsze identyczny i bazuje na tym, że turbiny wiatrowe przekształcają energię kinetyczną w elektryczną, którą następnie zasila się urządzenia docelowe. Turbiny wiatrowe poruszają się na skutek ruchu powietrza, który jest przekazywany przez wał oraz przekładnię do generatora. Energia może być zmagazynowana lub odprowadzona do sieci elektrycznej.

Co ciekawe, coraz więcej osób decyduje się na połączenie przydomowej elektrowni wiatrowej z fotowoltaiką. Dzięki temu uzyskujemy pewne źródła energii niezależnie od strefy klimatycznej (np. jesienią i zimą więcej energii pozyskamy z wiatru, natomiast w miesiące letnie ze słońca). Pozwala to na całkowitą niezależność energetyczną.

Jak można wykorzystać przydomową elektrownię wiatrową?

Przydomowe elektrownie wiatrowe służą do zasilania w energię domków jednorodzinnych (z tym że zwykle jako wsparcie, a nie podstawowe źródło energii) oraz domków letniskowych. Tego typu elektrownie znajdą również zastosowanie w przypadku gospodarstw rolnych, różnego rodzaju instytucji i firm. 

Dodatkowo niewielkie elektrownie wiatrowe można przystosować do sieci energetycznej w systemie on-grid (część energii zużywa konsument, a nadwyżka sprzedawana jest do sieci energetycznej) lub off-grid (tworzymy wydzieloną sieć, przy czym wymogiem jest wówczas inwestycja w kosztowne akumulatory). 

Najbardziej popularnym zastosowaniem przydomowych elektrowni wiatrowych jest natomiast wykorzystanie pozyskanej energii do podgrzewania ciepłej wody użytkowej lub ogrzewania elektrycznego (w tym zasilania np. pompy ciepła). 

Rodzaje przydomowych elektrowni wiatrowych

Elektrownie wiatrowe do użytku domowego dzieli się na dwa rodzaje: turbiny poziome i pionowe. Turbiny poziome zaprojektowane są w konstrukcji Horizontal Axis Wind Turbines, natomiast pionowe w konstrukcji Vertical Axis Wind Turbines. W Polsce najczęściej spotyka się turbiny poziome z trzema łopatkami - a to ze względu na lepszą sprawność od turbin pionowych. Z drugiej strony powodują one większy hałas podczas pracy. Turbiny pionowe z kolei można zamontować np. na dachu budynku, słupie czy maszcie, a ich podstawową zaletą jest brak konieczności ustawiania względem wiatru. Ich praca jest ponadto cicha, nawet przy porywistych wiatrach.

Moc przydomowej elektrowni wiatrowej, czyli ile prądu da nam taka instalacja?

Przydomowe elektrownie wiatrowe mają stosunkowo niewielką moc, przy czym jest ona wystarczająca na potrzeby standardowego gospodarstwa domowego. Zwykle są to instalacje o mocy 3-5 kW, ale spotyka się również elektrownie o większej mocy - nawet 10 czy 50 kW. Instalacja o wyższej mocy pozwala sprzedawać nadwyżki energii do sieci. 

Na jaką moc się zdecydować? Poniżej przedstawiamy kilka symulacji względem potrzeb gospodarstwa domowego:

• moc 500 W - zasilanie pojedynczych urządzeń,
• moc 1000 W - wspomaganie ogrzewania c.w.u.,
• moc 2 kW - zapewnianie energii dla domku letniskowego,
• moc 3 kW - ogrzewanie c.w.u., zasilanie sprzętu AGD i oświetlenia,
• moc 5 kW - ogrzewanie c.w.u., wspomaganie centralnego ogrzewania, zasilanie sprzętu AGD i oświetlenia.

Z reguły moc 5 kW spełnia zapotrzebowanie dla domu jednorodzinnego. Warto jednak wiedzieć, że im większa moc elektrowni, tym szybciej zwróci się inwestycja w taką instalację. Wówczas przydomowa elektrownia wiatrowa pokryje nie tylko zapotrzebowanie domu w energię, ale i pozwoli na sprzedaż nadwyżek do sieci.

Ile kosztuje przydomowa elektrownia wiatrowa i czy się opłaca?

Koszt przydomowej elektrowni wiatrowej jest uzależniony od jej mocy. Najczęściej buduje się elektrownie o mocy 5 kW wyposażone w 5 akumulatorów, dlatego wykorzystamy je jako przykład dla kalkulacji kosztów. Tego typu elektrownia może produkować w ciągu 12 miesięcy 4.000-9.000 kWh energii. Jej koszt będzie obejmował:

• generator - ok. 30.000-40.000 zł,
• elementy dodatkowe (akumulatory, akcesoria montażowe, maszt) - ok. 10.000 zł.

Koszty powinny zamknąć się w 40.000-50.000 zł. Jeśli zdecydujemy się na mniejszą moc - np. 3 kW - koszt takiej elektrowni można zredukować nawet o połowę. Można również zdecydować się na budowę elektrowni przystosowanej do współpracy z siecią energetyczną w modelu on-grid - wówczas nie musimy ponosić kosztów zakupu akumulatorów. 

Czy budowa przydomowej elektrowni wiatrowej się opłaca?

Wiele zależy od konkretnego przypadku. Opłacalność jest uzależniona m.in. od średniej prędkości wiatru i mocy elektrowni. Na zwrot poniesionych środków wpływ ma także ilość zużywanej energii, ewentualna wysokość kredytu, cena energii elektrycznej (zakupu oraz sprzedaży), inflacja, model rozliczenia z siecią, odległość od sieci energetycznej.

Nie jest tajemnicą, że koszt budowy elektrowni wiatrowej jest wysoki, natomiast biorąc pod uwagę, że instalacja o mocy 5 kW wyprodukuje rocznie od 4.000 do 9.000 kWh prądu, a koszt 1 kWh z sieci w taryfie G11 wyniesie np. 0,60 zł), oznacza to roczne oszczędności na poziomie 4.000 zł. Inwestycja - przy takich warunkach - powinna zatem zwrócić się po ok. 10 latach i wówczas korzystamy już z całkowicie darmowej energii.

W jakich rejonach Polski budowa elektrowni wiatrowej opłaca się najbardziej?

Innym czynnikiem wpływającym na opłacalność są warunki w danej szerokości geograficznej, takie jak:

• ukształtowanie terenu,
• ewentualne przeszkody w środowisku (np. pagórki, wzniesienia - wiatr wówczas jest bardziej zmienny, co jest niekorzystne dla produkcji energii),
• budynki i drzewa w okolicy - powodują osłabienie prędkości wiatru,
• średnia roczna prędkość wiatru.

Z powyższych powodów przydomowe elektrownie wiatrowe najlepiej sprawdzają się na terenach płaskich, głównie w regionach blisko morza (warunki są tam zbliżone do duńskich i holenderskich) lub tam, gdzie występują przewężenia terenu. Dobrze wypada również Suwalszczyzna oraz teren od Szczecina do Bieszczad. Co ciekawe, przydomowe elektrownie sprawdzają się także w tatrach. 

Nie poleca się raczej budowy wiatraków na Mazurach (w stronę Puszczy Białowieskiej) oraz na południu Polski (Sudety, Śląsk, Rzeszowszczyzna).

Czy na budowę instalacji wiatrowej przy domu można uzyskać dofinansowanie?

Niestety na ten moment polskie prawo nie przewiduje dofinansowań czy innego rodzaju preferencyjnych dopłat do budowy przydomowych elektrowni wiatrowych. Na wsparcie mogą liczyć jedynie firmy. Inwestorzy indywidualni są zmuszeni pokryć wszystkie koszty z własnych środków. M.in. z tego względu o wiele większym zainteresowaniem cieszy się fotowoltaika. Nie tylko pozwala znacznie obniżyć rachunki za prąd, ale i przysługuje na nią wiele form dofinansowania (np. w ramach programu Mój Prąd, którego budżet został już wyczerpany). 

Czy warto zbudować przydomową elektrownię wiatrową? Analiza wad i zalet

Jak pokazuje powyższa tabela, lista wad i zalet jest bardzo wyrównana. Największą wadą jest uzależnienie od wiatru, który jest zawsze występuje - wówczas musimy liczyć się z przestojem energii (chyba że zbudowaliśmy instalację, gdzie możemy też pobierać prąd z sieci w takich sytuacjach lub magazynujemy energię - co wiąże się z dodatkowymi kosztami inwestycyjnymi). Wśród zalet z kolei istotna jest cicha praca, możliwość produkcji energii zarówno w dzień, jak i w nocy, czy też wspomaganie innych instalacji (np. fotowoltaikę w zimie). 

Jak zbudować przydomową elektrownię wiatrową zgodnie z prawem? Procedury 2023

Aby zbudować własną elektrownię wiatrową, musimy spełnić kilka warunków:

• pozwolenie na budowę dla instalacji powyżej 40 kW, której:
• wysokość przekracza 3 m (zarówno na maszcie, jak i w przypadku montażu na budynku - wówczas pozwolenie jest wymagane, gdy instalacja wystaje poza jego obrys wyżej niż 3 m - jest bowiem traktowana w tej sytuacji jako obiekt budowlany),
• ingeruje w konstrukcję dachu.
• zgłoszenie o budowie instalacji wiatrowej w Urzędzie Gminy, gdy elektrownia ma moc mniejszą niż 40 kWh i nie przekracza 3 m (według warunków j.w.).

Co istotne, z reguły instalacje do 40 kW można budować bez przeszkód na obszarach mieszkaniowych wg MPZP.