Elektrownia wiatrowa: rodzaje, budowa, wady i zalety

Elektrownia wiatrowa to elektrownia wytwarzająca energię elektryczną, turbina wiatrowa, zamieniająca energię kinetyczną wiatru na energię mechaniczną napędzającą generator, a następnie na prąd.

Łączna moc zainstalowana elektrowni wiatrowych na koniec roku 2019 wynosiła na świecie ok. 650 GW i na przestrzeni 10 lat od 2009 r. przyrosła prawie czterokrotnie (w 2009 r. wynosiła ok. 158 GW) [źródło]. Ponad 1/3 całej mocy (236 GW) zainstalowana jest w Chinach i od 2009 r. przyrosła prawie 10-krotnie (w 2009 r. wynosiła 25 GW).

W roku 2019 łącznie wyprodukowano 1 270 TWh energii elektrycznej z wykorzystaniem wiatru, co stanowiło jednak ledwie niecałe 5% łącznego globalnego zużycia prądu [źródło].

W Polsce w 2019 r. moc zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 5,9 GW (w 2009 r. 0,7 GW), zaś stan na listopad 2020 r. to 6,4 GW mocy [źródło]. Roczna produkcja energii elektrycznej w 2019 r. wyniosła w Polsce 13,9 GWh [to samo źródło]), co oznacza, że pracowały z maksymalną mocą średnio przez 3 720 godzin.

Kiedy w 2008 r. publikowałem po raz pierwszy ten artykuł, ówczesnym potentatem w produkcji energii z elektrowni wiatrowej były Niemcy (odpowiadały za ok. 40% produkcji w skali całego globu). W chwili obecnej liderem są Chiny, które w 2019 r. wyprodukowały ok. 406 TWh, czyli 32% całej globalnej produkcji [źródło].

Uważa się, że elektrownia wiatrowa produkuje energię odnawialną, gdyż do jej produkcji nie są wykorzystywane żadne kopalne paliwa. Należy jednak w tym miejscu zwrócić uwagę, że nie uwzględnia to energii wykorzystanej do wyprodukowania turbiny wiatrowej (generatora, łopat, gondoli, wieży), ich transportu na miejsce docelowe oraz montażu, ani energii wykorzystanej na późniejsze zagospodarowanie odpadów.

Elektrownia wiatrowa w okolicy węzła Wiskitki na autostradzie A2.

Elektrownie wiatrowe przy węźle Wiskitki na autostradzie A2, ok. 50 km na zachód od Warszawy.

Energia elektryczna uzyskana z wiatru uznawana jest ekologicznie czystą, gdyż jej wytworzenie nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa, jeśli nie liczyć nakładów inwestycyjnych. Pełna analiza cyklu życia turbiny wiatrowej wskazuje, że mediana emisyjności energii elektrycznej z turbin wynosi 15 gCO2eq/kWh (ekwiwalentu CO2) (dla turbin off-shore) i 10 gCO2eq/kWh (dla turbin montowanych na lądzie) [źródło].

Kiedy w 2008 r. ten tekst się tu pojawił w pierwszej wersji, Greenpeace prognozował, że w 2020 r. udział elektrowni wiatrowych w produkcji prądu na świecie wyniesie 12%. Jak widać, te szacunki były kilka razy przeszacowane… 🙁

Elektrownie wiatrowe kontra konwencjonalne

Elektrownia wiatrowa nie jest i sama z siebie nigdy nie będzie stanowić alternatywy dla konwencjonalnych źródeł energii, w szczególności elektrowni węglowych i jądrowych. Do jej działania potrzebne są odpowiednie warunki wiatrowe, czyli wiatr dostatecznie silny, ale zbyt wysoka jego prędkość też jest niekorzystna.

W Polsce średnia prędkość wiatrów wynosi poniżej 3 m/s w lecie i 4 m/s w zimie. Bez wykonania lokalnych długoterminowych pomiarów wiatru w danym miejscu budowa i uruchomienie elektrowni wiatrowej obarczone jest sporym ryzykiem. Lokalnie (np. na wybrzeżu) warunki są znacznie lepsze.

Żadna turbina wiatrowa nie pracuje jednak w trybie ciągłym i nie da się regulować jej wydajności. Oznacza to, że nie może być samodzielnym źródłem prądu, za wyjątkiem instalacji odłączonych od sieci elektroenergetycznej (off-grid) i w przypadku, gdy akceptujemy okresowy brak prądu lub uzupełniamy go z innych źródeł. Małe turbiny wiatrowe bywają wykorzystywane np. do oświetlania billboardów reklamowych i przejść dla pieszych, ale także np. na jachtach. W każdym z tych przypadków wykorzystywane jest jednak dodatkowe źródło prądu (np. panele fotowoltaiczne) oraz akumulator.

W skali systemu elektroenergetycznego, elektrownia wiatrowa musi być wspomagana przez konwencjonalne źródła energii (np. elektrownię z turbiną gazową), albo należy zadbać o możliwość magazynowania energii elektrycznej (np. w elektrowniach szczytowo-pompowych lub podziemnych magazynach sprężonego powietrza).

Turbiny wiatrowe w krajobrazie Hiszpanii

Turbiny wiatrowe w pięknym krajobrazie Hiszpanii.
Zdjęcie za pozwoleniem picturesofspain.info

Kontrowersje wokół elektrowni wiatrowych

Nakład energetyczny na budowę elektrowni wiatrowej zwraca się z dużym zapasem. Różne badania podają EROEI od 5 do 35, zaś producenci turbin (Vestas, Siemens) twierdzą, że ten nakład zwraca się po mniej niż 10 miesiącach pracy turbiny [źródło].

Problemem w chwili pisania tego tekstu jest utylizacja łopat wirników, dla których nie opracowano jeszcze efektywnego sposobu zagospodarowania lub przetworzenia. Jedynym rozwiązaniem jest ich składowanie na wysypiskach.

Farmy wiatrowe zagrażają ptactwu, ale należy w tym miejscu zaznaczyć, że zagrożenie to jest kilka razy mniejsze, niż w przypadku efektu działania konwencjonalnych elektrowni węglowych. Z drugiej strony, zmniejszając zanieczyszczenie środowiska mogą mieć pozytywny wpływ na populację dzikich zwierzą.

Elektrownie wiatrowe mogą nieznacznie wpływać na pogodę, ze względu na zwiększenie stopnia mieszania się warstw powietrza. Efekt ten wynika z turbulencji generowanych przez wirujące łopaty turbiny. Przyczyniają się do niewielkiego ochłodzenia w dzień oraz do zwiększenia temperatury w nocy.

Zdaniem niektórych farmy wiatrowe negatywnie wpływają na krajobraz i zmniejszają jego turystyczną atrakcyjność. Z tego względu w niektórych rejonach podejmowane są decyzje blokujące wznoszenie turbin wiatrowych, aby nie szpeciły krajobrazu, cennego z innych względów (np. historycznych).

Ten artykuł pojawił się tu po raz pierwszy ponad 12 lat temu, a powyżej znajduje się jego zaktualizowana wersja.

Komentarzy do wpisu “Elektrownia wiatrowa: rodzaje, budowa, wady i zalety”: 11.

  1. Piotr says:

    Dane Center for Biological Diversity o ilości ginących ptaków same w sobie są dość kontrowersyjne i wymagają sprawdzenia. Ptaki drapieżne nie występują w takich zagęszczeniach aby mogło ich zginąć w jednym miejscu 1,3 tyś w ciągu roku. Przykładowo w cały Kampinowskim Parku Narodowym jest około 300 par drapieżników

  2. Kolobrzeg2000 says:

    Prąd z elektrowni wiatrowych jest o 3-4 razy droższy niż prąd z konwencjonalnych Źródeł.
    Pieniądze która zapłacą konsumenci prądu czyli ty i ja wyładuje w Kieszeni Inwestora i Gminy.
    Wiatraki stoją przez 20 Lat w tym czasie Inwestor zarobi 20 milionów Euro .
    Całkowite przychody sumują się na 33 milionów euro ( inwestycja, przygotowania, koszty za wiatraki i serwisowanie)

    Czyli wasze pieniądze które wy zapłaciliście wędrują na Zachód do Niemiec, Hiszpanii itd.

    Tutaj znajdziecie Link Inwestora z rozłożeniem Budżetu i kwota Zyśków w Broszurce po Niemiecku

    http://www.profina.at/download/vienna-equity-windpower.pdf

    Pozdrawiam

    Kolobrzeg2000@hotmail.com

  3. uzytkownik says:

    tak przedstawiona sytuacja z tymi wiatrakami ze gorzej jak Czarnobyl szkodzi, szum przeszkadza, słońce razi —– szkoda ze lotniska w środku miasta czy mieszkanie przy ruchliwych ulicach w większych już miastach to nie szkodzą —– takie durnoty że sie *** chce. Propaganda dla ciemnoty.
    w niemczech maja 16 tys!!! wiatraków i produkują 40% energii dla calej kuli ziemskiej — i tam jakos mozan i ptakom nie przeszkadza, mieszkancom.

  4. AAA222 says:

    uzytkowniku, a skądżeś wytrzasnął te rewelacje ? W 2009 r. te 16 tys. niemieckich wiatraków (fakt, nastawiali ich pełno) wyprodukowało 37,8 TWh , czyli 6,7 % „niemieckiej” energii elektrycznej – 10 razy mniej niż niemieckie elektrownie cieplne i 3 razy mniej niż jądrowe. Z prostych rachunków wynika też, że jeśli Niemcy produkowaliby 40 % energii na wiadomej kuli, to tylko kraje UE zużywałyby tej energii 223 %. Jeśli natomiast te 37,8 TWh miałoby stanowić 40 % światowej produkcji energii elektrycznej z wiatru, to znaczyłoby to, że wszystkie elektrownie wiatrowe na wiadomej kuli są w stanie zaspokoić zaledwie nieco ponad połowę zapotrzebowania Polski (około 150 TWh).

  5. Darek says:

    Dane o ilosci zabijanych ptakow drapieznych sa zdecydowanie niewiarygodne.
    No chyba, ze farmy wiatrowe sa przez nie traktowane jak cmentarzyska sloni
    i wszystkie slepe i gluche ciagna do nich z terenu calego stanu 😉 Wraz z
    rozwijaniem sie konstrukcji wiatrakow problem halasu i wibracji bedzie
    zanikal. Mozna tez odsunac je na odpowiednia odleglosc od domow, wtedy
    jedyna uciazliwosc to krotki czas blyskania po oknach. Kiedys ogladalem
    program, gdzie mieszkancy nie chcieli dyskoteki, wiec poszli na ugode z
    wlascicielem wiatraka. Zafundowal on im dobre rolety zewnetrzne. To moze
    byc rozwiazanie, bo w zamian za kilka minut dziennego zaciemnienia
    otrzymujemy tansze ogrzewanie zima. Jednak nie kazdy typ wiatraka bedzie
    blyskal czy halasowal. Savoniusy z racji swej konstrukcji nie maja tych
    wad. Z doswiadczenia wiem, ze dobrze wywazony i wylozyskowany Savonius nie
    jest slyszalny w odleglosci 1m, bo… zaglusza go szum wiatru 🙂

    Jezeli chodzi o te rewelacje dot. wzrostu temperatury, to ile razy na
    roznych forach je czytam, tyle razy rece i nogi opadaja. To chyba normalne,
    ze tam gdzie jest tarcie wydziela sie cieplo. Ten sam efekt wystepuje w
    kazdym lesie, wiec takie skupiska drzew sa rownie nieekologiczne 😉 2
    stopnie sa rownie wiarygodne jak drapiezniki ginace tysiacami – w/g
    naprawde naukowych badan przeprowadzonych w Polsce ginac moga jedynie ptaki
    migrujace noca. Wiekszym zagrozeniem sa linie energetyczne. Zasada
    dzialania wiatraka opiera sie na tym, ze cisnienie powietrza przed nim jest
    wyzsze niz za nim. Jezeli ktos odkryl farme, gdzie wiatr za wiatrakiem
    wieje mocniej powinien dokladnie przyjrzec sie zjawisku – to klasyczne
    perpetuum mobile 😉 No, chyba ze mial na mysli strumienie o wiekszej
    predkosci, ale te powstaja po ominieciu kazdej przeszkody wystajacej ponad
    ziemie. Nawet holenderski rowerzysta zwieksza szybkosc omiatajacego go
    wiatru 😉

  6. lok says:

    Prawda jest tez taka ze inwestorzy ponoszą koszty i to nie małe ja osobiście słyszałem jak w gdyni siedze w knajpie a kołnierzyk złoży=eczy na eko-energie bo mu wybudowała wiatrak który nie działa a oni twierdzą ze to nie ich wina a on wali kasę w powietrze – W polsce to zawsze takie zgniłe jaja się pojawią

  7. majka says:

    wiatraki to pomysl bardzo dobry jesli chodzi o energie odnawialan, wiadomo ze sa rozne kontrowersje z tym zwiazane, ale to normalne zawsze sa, mnie jednak bulwersuje jak za budowe zabieraja sie firmy, ktore od razu ustawione sa na kombinacje jak to robi Eko-energia, uzywaja starych czesci przy budowie i nie koncza pozytywnie tego co zaczeli, a inwestorzy traca grube miliony

  8. Jacek (Poland) says:

    ok artykuł przepisany i stary. W 2010 roku moc elektrowni wiatrowych na świecie ociągnie niemal 200 GW z czego 40GW a Chinach tyle samo w USA a Niemczech jakieś 27 GW.
    Chiny w tym roku dodadzą najwięcej bo 15 GW dla porównania UE jakieś 10 GW.
    Tak proszę państwa zmienia się Świat. Aha i typowa turbina to już nie 1 MW tylko 2 lub 3, a na morzach stawia się jak w Niemczech nawet 5. Norwegowie projektują właśnie 10 MW turbinę.

  9. AAA222 says:

    @Jacek (Poland), zmienia się, ale tylko trochę. Udział elektrowni wiatrowych w całkowitej mocy zainstalowanej wzrósł na świecie pomiędzy 2008 i 2009 r. z 2,6 % do 3,3 %, po 2010 r. przekroczy pewnie nieco 4 %. Udział energii z elektrowni wiatrowych w ogólnej ilości energii wyprodukowanej na świecie wzrósł w tym czasie z 1,6 % w 2008 r. do 2,1 % w roku 2009. Te wskaźniki w najbliższych latach pewnie jeszcze wzrosną, nie za bardzo, bo wiatraka nie można postawić gdziekolwiek, a w pierwszej kolejności stawia się je w lokalizacjach najkorzystniejszych.
    Jeśli chodzi o statystyki (USA i świat) dla OZE, to tu znajdziecie „Wszystko, co chcielibyście wiedzieć, ale baliście się zapytać”.

  10. Kolobrzeg2000 says:

    Wiatraki to ekonomiczna Katastrofa. Rok ma 8760 godzin.
    Wiatr na Ladzie tylko wieje przeciętnie 1400 Godzin w Roku i to jeszcze nie z całej siły. Skuteczność wiatraków jest poniżej 15%.
    Jaki Chef na świecie by kupił Maszynę która produkuje tylko 15% czasu?
    Bez Subwencji nie obejdą sie takie wiatraki. A Subwencje zawsze oznaczają podwyszkę Prądu lub Podatku.
    trzeba pomyśleć zanim sie rujnuje Polskich Podatników na zysk bogatych Inwestorów

  11. don Kichot says:

    Trudno to sobie wyobrazić, aczkolwiek wszystko ma swoje plusy i minusy. 😉 Warto się w tym momencie zastanowić czy chcemy chronić ptaszki i krajobraz czy wiatraki, bo jeśli zdecydujemy się uparcie chronić zwierzynę to zrównajmy wszystkie wiatraki z ziemią, ale później nie narzekajmy na jakieś inne, wyssane z palca, sprawy. Jednak jeżeli popatrzeć to z innej strony.. jeśli wiatraki ma stawiać firma p.Santy – Ekoenergia – to ja faktycznie wolę żeby taki bubel nie zakłócał spokoju ekologów. 🙂

Dodaj komentarz

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