Napędzane siłą powietrza wpisują się w globalny trend odejścia od paliw kopalnych i szukania czystszych źródeł energii. Wbrew pozorom nie są zarezerwowane wyłącznie dla wielkich farm, coraz częściej trafiają na prywatne działki, stając się symbolem niezależności energetycznej.

Jak to działa? Energia z powietrza

Działanie turbiny opiera się na bardzo prostym mechanizmie, znanym ludzkości od stuleci. To po prostu wiatrak. Kiedy wieje wiatr, jego siła uderza w łopaty turbiny, wprawiając je w ruch obrotowy. Ten ruch przekazywany jest do tzw. gondoli, czyli głowicy turbiny, gdzie znajduje się generator – urządzenie, które przekształca energię mechaniczną w elektryczną. Właśnie stamtąd prąd płynie dalej – albo bezpośrednio do sieci elektroenergetycznej, albo do domowego systemu, jeśli mowa o instalacji przydomowej. Wielkie farmy wiatrowe mogą generować setki megawatów energii, ale nawet niewielka turbina o mocy kilku kilowatów jest w stanie pokryć zapotrzebowanie energetyczne jednego domu, szczególnie jeśli działa w tandemie z instalacją fotowoltaiczną. Warto jednak pamiętać, że energia z wiatru, choć czysta, nie jest całkowicie przewidywalna. Wiatr nie wieje zawsze z taką samą siłą, a czasem nie wieje wcale. Dlatego współczesne turbiny projektowane są tak, by działać efektywnie nawet przy słabym wietrze, a kiedy jest silny – automatycznie się wyłączać, by uniknąć uszkodzeń. Obok samego generatora każda turbina zawiera także szereg innych systemów: przekładnie, które regulują prędkość obrotową, układ hamulcowy, elektronikę sterującą i, co ciekawe, komputerowe algorytmy, które obracają całą konstrukcję w kierunku wiatru. Wszystko to sprawia, że nowoczesne turbiny to coś więcej niż tylko wiatraki – to inteligentne maszyny, które pracują cicho, wydajnie i niemal bezobsługowo.

Magazynowanie: kiedy wiatr nie wieje

To, że turbina wiatrowa wytwarza prąd, gdy wieje wiatr, to jedno. Ale co, jeśli zapotrzebowanie na energię pojawia się w bezwietrzny wieczór, a turbina stoi w miejscu? Tu właśnie do gry wchodzą magazyny energii. Najczęściej spotykanym rozwiązaniem są baterie litowo-jonowe, znane z samochodów elektrycznych czy smartfonów, ale w większej skali. Gdy turbina produkuje nadwyżkę prądu, trafia ona do takiego magazynu i może zostać wykorzystana w późniejszym czasie, kiedy warunki wiatrowe nie są sprzyjające. Coraz więcej mówi się również o alternatywnych technologiach, takich jak magazyny przepływowe czy systemy sprężonego powietrza, choć w Polsce to wciąż pieśń przyszłości. W przypadku przydomowych instalacji najczęściej stosuje się akumulatory o pojemności od kilku do kilkunastu kilowatogodzin, które mogą zasilać dom przez kilka godzin, a nawet całą noc. Takie systemy stają się bardziej dostępne zarówno cenowo, jak i technologicznie, a wiele firm oferuje już kompletne zestawy: turbina, falownik, magazyn energii i oprogramowanie zarządzające całym układem. Warto dodać, że również większe farmy wiatrowe coraz częściej inwestują w magazyny energii. To element stabilizacji całego systemu elektroenergetycznego, bo energia z wiatru, choć tania i ekologiczna, musi być dostępna wtedy, kiedy jest potrzebna. A to właśnie umożliwia odpowiednie magazynowanie.

Czy można mieć turbinę przy domu?

Tak, w Polsce coraz więcej osób decyduje się na prywatne elektrownie wiatrowe, które wspierają domowy bilans energetyczny. I choć taka inwestycja wymaga rozeznania i planu, to z roku na rok staje się bardziej dostępna, zarówno od strony formalnej, jak i finansowej.

Polskie prawo dopuszcza możliwość budowy mikroinstalacji wiatrowych pod pewnymi warunkami. Jeśli turbina nie przekracza 3 m ponad najwyższy punkt budynku, nie potrzeba pozwolenia na budowę. W przypadku wolnostojących masztów konieczne są już dodatkowe formalności, w tym uzgodnienia z gminą oraz zachowanie minimalnej odległości od granicy działki i zabudowań, zwykle równej wysokości turbiny. Zliberalizowane w ostatnich latach przepisy ułatwiły montaż tego typu instalacji, co otwiera nowe możliwości dla właścicieli gospodarstw, domów jednorodzinnych, a nawet wspólnot mieszkaniowych. Na rynku dostępne są dziś modele o mocy od 500 W do nawet 10 kW, w zależności od potrzeb i lokalizacji. Koszty początkowe są znaczące, ale mogą się zwrócić w ciągu kilku-kilkunastu lat, zwłaszcza jeśli turbina współpracuje z fotowoltaiką i magazynem energii. W efekcie właściciel domu może zyskać znaczną niezależność energetyczną, a przy tym zmniejszyć rachunki. Nie każda działka nadaje się jednak do montażu turbiny. Najlepsze efekty osiąga się w rejonach o wysokiej średniorocznej prędkości wiatru, takich jak Pomorze, Suwalszczyzna czy niektóre regiony centralnej Polski. Firmy specjalizujące się w tego typu rozwiązaniach z zasady sprawdzają wcześniej lokalne warunki wietrzne.

A bezpieczeństwo?

Nowoczesne turbiny są projektowane z myślą o maksymalnym bezpieczeństwie użytkowników. Ich konstrukcja zakłada automatyczne wyłączanie się w razie zbyt silnego wiatru, przeciążeń mechanicznych lub awarii. Systemy czujników monitorują pracę urządzenia i reagują na każdą nieprawidłowość. Ponadto łopaty wykonane są z lekkich, ale bardzo wytrzymałych materiałów, które nie stanowią zagrożenia nawet w przypadku ekstremalnych warunków pogodowych. Turbiny nie emitują hałasu przekraczającego dopuszczalne normy, w odległości kilkudziesięciu metrów dźwięk ich pracy przypomina raczej szum wiatru lub odgłos liści na drzewach. Nowe modele są coraz cichsze dzięki ulepszonej aerodynamice i tłumieniu drgań. Nie ma również dowodów naukowych potwierdzających negatywny wpływ turbin wiatrowych na zdrowie ludzi. Tak zwany syndrom turbiny wiatrowej (ang. wind turbine syndrome), często przywoływany przez przeciwników OZE, został obalony w licznych badaniach naukowych. Jeśli chodzi o wpływ turbin na ptaki i nietoperze, to rzeczywiście źle zaprojektowane farmy wiatrowe mogą być zagrożeniem dla migrujących ptaków. Dlatego obecne przepisy wymagają przeprowadzania analiz środowiskowych przed rozpoczęciem inwestycji. Dobrze zaplanowana lokalizacja i stosowanie tzw. systemów odstraszania (np. sygnałów dźwiękowych) pozwalają zminimalizować ryzyko kolizji. Turbiny wiatrowe nie są też źródłem promieniowania elektromagnetycznego ani żadnych toksycznych substancji. To czysta technologia.

Będzie ich więcej?

Choć turbiny wiatrowe nie rozwiążą wszystkich problemów polskiej energetyki, bez wątpienia są jednym z najważniejszych elementów transformacji, którą musimy przejść. Coraz bardziej dostępne, cichsze, bezpieczniejsze i sprawniejsze stają się realną alternatywą dla węgla i gazu. Ich potencjał doceniają nie tylko inwestorzy i ekolodzy, ale też coraz liczniejsi właściciele domów, którzy chcą się uniezależnić od wahań cen prądu i przy okazji zrobić coś dobrego dla planety. Przyszłość energetyki będzie rozproszona i oparta na odnawialnych źródłach. A wiatr – jako siła dostępna za darmo, niewyczerpalna i czysta – ma w tej układance wyjątkowo ważne miejsce.