Budowa elektrowni wiatrowej

Jeśli nie masz czasu lub możliwości zbudowania własnej elektrowni (turbiny) wiatrowej, możesz kupić ją w sklepie modern Home.

Dziś kolejny wpis z cyklu odpowiedzi na pytania od czytelników. Oto treść wiadomości, którą dostałem kilkanaście dni temu:

Zacznę od tego, że nie znam się na tym kompletnie o co chcę zapytać i dlatego proszę Pana o pomoc 🙂
Mianowicie chodzi mi o wiatrak z którego otrzymam od 10-25 kWh na dobę.

I tu nastaje taki problem – chciałbym taki wiatrak sam skonstruować (ewentualnie przy pomocy znajomego, który się zna trochę na różnych rzeczach typu fizyka, mechanika itp. ) Proszę o to aby Pan w jakiś sposób pomógł mi dowiedzieć się co bym potrzebował żeby skonstruować taki wiatrak (jakieś prądnice, akumulatory czy coś i żeby tą energię dało się magazynować), ile by mnie to wszystko wyniosło, jaki wiatrak lepszy – o osi pionowej czy poziomej, jak taki wiatrak hałasuje i czy potrzeba jakieś pozwolenia na to wszystko.

Mam kawałek ziemi na której mógłbym postawić taki wiatrak – około 0,5 ha – puste pole bez zabudowań.

Przyznam się uczciwie, że nie znam się na elektrowniach wiatrowych na tyle dobrze, by móc odpowiedzieć na wszystkie pytania…

Zacznijmy od samego początku. Mianowicie, jeśli chodzi o ilość uzyskiwanej z wiatraka energii, czytałem jakiś czas temu artykuł, w którym przedstawiono taką prostą, intuicyjną zależność: elektrownia wiatrowa w Polsce produkuje prąd średnio z mocą równą 10% mocy maksymalnej. I to, co gorsza, w dobrym miejscu!

Załóżmy więc dla wygody obliczeń, że chcesz uzyskiwać dziennie średnio 24 kWh energii elektrycznej, czyli wiatrak musiałby pracować z mocą równą 1 kW średnio przez całą dobę. A to oznacza, że jego maksymalna moc musiałaby wynosić 10 kW. A to już jest całkiem sporo — zwykła turbina wiatrowa (z poziomą osią obrotu) musiałaby mieć wirnik o średnicy 8 metrów! Koszt takiej turbiny jest rzędu 50 000 PLN.

Budowa turbiny wiatrowej domowym sposobem jest jak najbardziej możliwa. Ale raczej nie tej wielkości. Precyzyjne wykonanie tak olbrzymiego wirnika w garażowych warunkach moim zdaniem graniczy z cudem. Rozwiązaniem byłoby zbudowanie kilku albo kilkunastu mniejszych turbin. Ale to już robi się duża robota. 🙂

Ja bym jednak nie budował klasycznej turbiny wiatrowej (czyli wiatraka), tylko turbinę o pionowej osi obrotu z wirnikiem Savoniusa. Taki wirnik można pokrótce określić mianem „dwie beczki”, bo najprostszy wirnik Savoniusa powstaje przez rozcięcie i rozsunięcie zwykłej metalowej beczki. Aby osiągnąć tę samą moc, taka turbina musiałaby mieć dwukrotnie większą powierzchnię pracy, niż wiatrak [1]. A zatem dla mocy 10 kW — ok. 100 m². Dla turbiny z dwoma kompletami wirników obróconych względem siebie o 90° o wysokości 3 metrów i średnicy 2 metrów mamy raptem 6 m² powierzchni, czyli ledwie ok. 600 W mocy.

Tak czy siak, taka turbina nie jest skomplikowana w budowie. Wymaga tylko zdobycia beczki czy cylindra na wirnik, łożysk i generatora. Dobrze do tego celu powinien nadawać się samochodowy alternator o dopasowanej mocy. Turbina wiatrowa o pionowej osi obrotu nie wymaga żadnego mechanizmu obracania w kierunku wiatru, więc można w banalny sposób przenieść obroty z wirnika na generator — za pośrednictwem paska klinowego, łańcucha czy kół zębatych. Przekładnia pasowa zdaje mi się być najlepszym wyjściem, bo można precyzyjnie dobrać jej przełożenie, przycinając koła pasowe do odpowiednich wymiarów.

Jeśli chodzi o magazynowanie energii elektrycznej, sprawa jest dużo bardziej skomplikowana. Oczywiście będziesz potrzebować sporej baterii akumulatorów. Jeśli przyjąć, że chcesz zmagazynować prąd na tydzień, będziesz potrzebować go 168 kWh tygodniowo. Jeśli dołożyć do tego sprawność ładowania akumulatora rzędu 2/3, wychodzi 252 kWh. Przy napięciu 24 V (rozsądny kompromis między dużymi prądami w przewodach a łatwym do wyprodukowania i zmagazynowania prądem) wychodzi bateria akumulatorów o łącznej pojemności 10 500 Ah. Czyli co najmniej kilkadziesiąt dużych akumulatorów! Jeśli chcesz magazynować prąd na krócej, wyjdzie mniejsza ich liczba.

Przyznam uczciwie, że nie wyobrażam sobie realizacji takiego przedsięwzięcia. W pierwszej kolejności zacząłbym od mocnego ograniczenia zużycia prądu, bo to jest póki co łatwiejsze (i tańsze) niż budowanie źródła prądu zdolnego wyprodukować taką samą ilość energii.

Jak już wspomniałem, budowa elektrowni wiatrowej z wirnikiem Savoniusa nie jest trudna. Poniższy film (z komentarzem po angielsku, niestety) pokazuje nieskomplikowaną budowę takiej turbiny z plastikowej beczki i łożysk do obrotowej tacy na stół.

Źródła:
[1] A. Polak, M. Barański: „Porównanie turbin wiatrowych”

Komentarzy do wpisu “Budowa elektrowni wiatrowej”: 4.

  1. ja says:

    te porady są do kitu po pierwsze trzeba wydać sporą kase żeby to wszystko chodziło na łożyskach idealnie a po drugie trzeba by postawić wiatrak na jakimś sporym wzniesieniu albo na dużym maszcie a i tak magazynować jej raczej nie można bo to koszt znowu jakichś 20-30 tysięcy, to się nie opłaca chyba że na dużą skalę…

  2. Jurek Pas says:

    Witam, widzę, że to dosyć skomplikowana sprawa 🙂

  3. Pawel says:

    Trochę czasu samozaparcia i paru znajomych na złomie i można cuda robić!

  4. porady budowlane says:

    Ciekawy tekst. Będę częściej zaglądał

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *