Jak działa i ile kosztuje przydomowa elektrownia wiatrowa?

Co to jest przydomowa elektrownia wiatrowa?

Zamiana ruchu mas powietrza na energię elektryczną nie jest nowością. Duże elektrownie wiatrowe stanowią w Polsce już ponad 20 proc. miksu energetycznego w Polsce. To jednak zasługa dużych farm wiatrowych, obecnych głównie na północy kraju. Warto jednak wiedzieć, że ekologiczne i ekonomiczne rozwiązania wykorzystujące energię wiatru dostępne są również dla właścicieli domów jednorodzinnych.

Przydomowe elektrownie wiatrowe to niedrogi i ekologiczny sposób na zdywersyfikowanie domowego zasilania. Turbina wiatrowa stanowi doskonałe uzupełnienie instalacji fotowoltaicznej i może być doskonałą inwestycją na przyszłość. Przydomowa elektrownia to poważne określenie, jednak w rzeczywistości kryje się za tym nieskomplikowany wiatrak wytwarzający prąd. W odróżnieniu od tych dużych wiatraków, jakie znamy doskonale, mikroinstalacja wiatrowa nie jest objęta tak rygorystycznymi przepisami i nie musi znajdować się w dużej odległości od gospodarstw. Możesz więc z powodzeniem zainstalować ją w swoim ogrodzie.

Jak działa mała elektrownia wiatrowa?

Zasada działania małej wiatrowej elektrowni jest bardzo prosta. Powietrze opływające łopatki wiatraka napędza wirnik turbiny, a obrót śmigła przenoszony jest poprzez przekładnię na generator prądu. Zainstalowana w gondoli lub podstawie prądnica przekształca energię kinetyczną wiatru na prąd stały. Aby wyprodukowana energia mogła być wykorzystana w domowym gospodarstwie, prąd ten trafia do falownika, podobnie jak w przypadku energii z paneli fotowoltaicznych. Inwerter konwertuje energię do prądu przemiennego 230V, który trafia do sieci i stanowi zasilanie Twojego domu. Energię wyprodukowaną przez własną elektrownię wiatrową można wykorzystać m.in. do:

• zasilenia systemu ogrzewania, np. pompy ciepła;
• ładowania akumulatorów magazynu energii;
• podgrzewania wody użytkowej;
• zasilania domowego oświetlenia;
• zasilania sprzętu domowego.

Nadmiar wyprodukowanej energii może być oddawany do sieci i odsprzedawany lub też magazynowany. 

Z czego składa się elektrownia wiatrowa?

Mini elektrownie, stworzone na potrzeby gospodarstw domowych, składają się nie tylko z wiatraka. Kompletny system wymaga zastosowania dodatkowych elementów, które pozwalają wykorzystać odnawialne źródła energii w domu. Podstawowe elementy domowej elektrowni to:

• turbina wiatrowa,
• licznik energii,
• inwerter (falownik),
• magazyn energii (opcjonalnie).

Warto bowiem pamiętać, że turbina wiatrowa może pracować w trybie trzech trybach: on-grid, off-grid lub hybrydowym. W przypadku systemu on-grid niezbędny jest falownik (inwerter), który przetworzy prąd stały na prąd przemienny. Jeśli jednak chcesz dodatkowo doładowywać magazyny energii, niezbędny jest hybrydowy falownik. System hybrydowy pozwala na oddawanie energii do sieci lub magazynowanie jej w akumulatorach, dzięki czemu stanowi zabezpieczenie na wypadek przerw w dostępie do prądu.

Jakie są rodzaje elektrowni wiatrowych?

Wiatrowe elektrownie domowe mogą się różnić w zależności od tego, jak zbudowana jest turbina. Ze względu na konstrukcję dzielimy wiatraki na:

• Pionowe turbiny wiartowe (Vertical Axis Wind Turbines, VAWT) – cechują się mniejszą wydajnością od poziomych turbin, ale są znacznie cichsze. Ma to duże znaczenie w przypadku gęstej zabudowy, gdy hałas mógłby przeszkadzać domownikom lub sąsiadom. Dodatkowym plusem jest to, że nie muszą ustawiać się w kierunku wiatru – podmuchy wprawiają w ruch turbinę z każdej strony.
• Poziome turbiny wiartowe (Horizontal Axis Wind Turbines, HAWT) – to zdecydowanie popularniejszy typ turbiny (ponad 95 proc. wszystkich turbin), przypominający duże wiatraki. Mechanizm o poziomej osi jest wydajniejszy, ale wymaga ustawiania zgodnie z kierunkiem wiatru. Zazwyczaj wykorzystuje się śmigła trójłopatowe, które generują mniej wibracji i są bardziej efektywne niż konstrukcje o mniejszej lub większej liczbie łopat.

Jakie są wady i zalety przydomowej elektrowni wiatrowej?

Niewielkie elektrownie wykorzystujące energię podmuchów wiatru to doskonałe uzupełnienie instalacji fotowoltaicznych. Panele PV produkują bowiem najwięcej prądu w słoneczne i bezwietrzne dni, natomiast turbiny wiatrowe lepiej wykorzystują niepogodę. Dodatkowym plusem wzbogacenia domowej instalacji o turbiny jest to, że energia może być wytwarzana także w pochmurne dni oraz w nocy. Energia wiatrowa i słoneczna mogą trafiać do jednego falownika, co pozwala obniżyć koszty inwestycji. Dlaczego jednak warto to zrobić? Oto najważniejsze plusy i minusy domowych elektrowni wiatrowych o mocy zaspokajającej potrzeby własne gospodarstwa.

Zalety przydomowej elektrowni wiatrowej:

• obniżenie rachunków za prąd;
• niezależność gospodarstwa domowego;
• pozytywny wpływ na ekologię i środowisko;
• prostota montażu;
• kompaktowa konstrukcja;
• możliwość produkcji prądu w nocy, zimą oraz przy dużym zachmurzeniu.

Wady przydomowej elektrowni wiatrowej:

• wysoki koszt instalacji (w przeliczeniu na kW);
• dłuższy czas zwrotu z inwestycji niż w przypadku fotowoltaiki;
• przestoje w produkcji energii przy braku wiatru;
• hałas (w zależności od modelu wiatraka);
• ograniczenia dotyczące lokalizacji (ukształtowanie terenu, bliskość linii energetycznych, warunki wiatrowe).

Ile kosztuje przydomowa elektrownia wiatrowa?

W domowych warunkach najczęściej wykorzystywane są elektrownie o mocy od 3 kW do 5 kW. Takie instalacje świetnie sprawdzą się w domach energooszczędnych, gdzie wydatek energii jest niewielki. Koszty inwestycji uzależnione są od wielu czynników, jednakże szacuje się, że zakup instalacji o mocy 3 kW to wydatek w granicach 20 tys. zł. Jeśli planujesz montaż elektrowni o mocy 5 kW, koszt może wzrosnąć do ok. 35-40 tys. zł.

Warto jednak pamiętać, że nie cała kwota musi pochodzić z własnego budżetu. Na elektrownie wiatrowe można uzyskać atrakcyjne dofinansowania. W III kwartale 2024 roku zostanie uruchomiony program Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej "Moja elektrownia wiatrowa", z którego uzyskasz wparcie na zakup wiatraków oraz magazynów energii. Maksymalna moc nominalna mikroinstalacji, na którą można pozyskiwać dofinansowanie, to 20 kW. Dotacja wyniesie do 50% kosztów kwalifikowanych, lecz nie więcej niż 30 tys. zł na jedną instalację. Dodatkowym warunkiem jest to, że koszt 1 kW mocy systemu nie może być wyższy niż 5 tys. zł.

Ile prądu wyprodukuje przydomowa turbina wiatrowa?

W ciągu w roku w Polsce jest ok. 250 wietrznych dni. Daje to średnią prędkość wiatru rzędu 2,8-3,8 m/s. Najlepsze warunki są natomiast w miejscach, w których średnia wynosi powyżej 4 m/s. Aby obliczyć szacunkowy uzysk, należy pomnożyć moc nominalną turbiny [kW], liczbę godzin pracy i liczbę dni w roku przez współczynnik 0,25. Daje to rozsądne założenia, które łatwo osiągnąć. Przybliżony uzysk z elektrowni o mocy 5 kW to od 4000 do 9000 kWh energii elektrycznej rocznie. 

Gdzie opłaca się stawiać przydomowe elektrownie wiatrowe?

Duży wpływ na to uzysk z energii wiatrowej ma to, w którym miejscu zostanie umiejscowiona turbina. Nie bez przyczyny komercyjne wiatraki są wysokie – im wyżej, tym więcej energii wiatrowej. Z tego względu generatory sprzedawane są z masztem wsporczym. Warto jednak pamiętać, że jeśli wiatrak zostanie zamontowany na wysokości większej niż 3 m powyżej obrębu dachu, niezbędne będzie uzyskanie pozwolenia na budowę.

Podczas planowania zakupu turbin trzeba wziąć pod uwagę także warunki wiatrowe w Polsce. Wbrew pozorom nie wszędzie są one takie same i wyróżniamy pięć stref. Najkorzystniejsze warunki dla wiatraków są na północy kraju, wzdłuż linii wybrzeża. Domowe instalacje wiatrowe bardzo dobrze sprawdzą się też na Suwalszczyźnie.

Choć najbardziej korzystne w polskich warunkach są tereny nadmorskie, również w innych regionach warto stawiać wiatraki. Dobre warunki można spotkać m.in. na szerokim pasie pomiędzy zachodnią granicą, Poznaniem i Warszawą. Nieco gorzej jest na terenach, w których występują naturalne i sztuczne przeszkody, które blokują przepływ powietrza, np. kotliny, góry czy wysokie budynki.

Przydomowe generatory prądu to rozwiązanie, które zdecydowanie warto rozważyć. Do zakupu turbin wiatrowych zachęca nie tylko możliwość zmniejszenia rachunków za prąd, ale przede wszystkim chęć uniezależnienia się od prądu z sieci. Jeśli masz już w swoim domu instalację fotowoltaiczną, dokupienie turbin wiatrowych może oferować Ci dodatkowe możliwości.