Arkadiusz Mędrzak
Energia wiatrowa znana jest od wieków. Już ponad pięć tysięcy lat temu wykorzystywana była w starożytnym Egipcie do napędzania łodzi żaglowych. Sprawdź, jak wykorzystywana jest współcześnie.
Zestawiając wady i zalety poszczególnych rozwiązań, zawsze staniesz przed wyborem tego, które w danej sytuacji ma najmniej wad. Spośród wszystkich odnawialnych źródeł energii dotychczas najczęściej stawiano właśnie na energię wiatrową. W 2019 roku wszystkie instalacje wiatrowe osiągnęły moc ponad 650 GW, co stanowi około 3,5% udziału w całym rynku energetycznym. W tym samym okresie sieci fotowoltaiczne osiągnęły moc 580 GW.
Czym jest energia kinetyczna wiatru?
Na morzu ludzkość najczęściej korzystała z przemieszczających się mas powietrza. Statki wyposażone w żagle korzystały z wiatrów przez kolejne tysiące lat. Obecnie nadal na wodzie najczęściej korzystamy z energii wiatru, jednak już z wykorzystaniem turbin wiatrowych. Pierwsza z nich powstała jeszcze w XIX wieku.
Zanim przybliżymy korzyści energii wiatrowej, musisz zrozumieć samo zjawisko wiatru. W ten sposób określane są masy powietrza przemieszczające się w ruchu poziomym. Na to przemieszczanie wpływają różnice wysokości i ukształtowanie terenu oraz ciśnienia między danymi obszarami. Wiatr z reguły wieje ze strefy o wyższym ciśnieniu do tej, gdzie ciśnienie jest niższe. Energia kinetyczna wiatru wynika z prędkości przemieszczających się mas powietrza.
Energia z wiatru – zalety
Zastanawiasz się, dlaczego warto postawić właśnie na turbiny wiatrowe? Energia z wiatru uznawana jest za niewyczerpalne i w pełni odnawialne źródło energii. Jeśli w naszym klimacie nie nastąpią dramatyczne i nieprzewidziane zmiany, wiatry zawsze będą nam towarzyszyły. Spoglądając na coraz powszechniejsze tajfuny czy wichury nie tylko poza granicami naszego kraju, można uznać, że jest to bardzo perspektywiczne źródło energii.
Energia kinetyczna wiatru jest całkowicie darmowa, podobnie jak pozostałe odnawialne i ekologiczne źródła energii. Nie musimy silić się na jej wydobywanie, jak ma to miejsce przy paliwach kopalnych. Jedyne koszty ponoszone są na początku podczas montażu turbiny. Następnie samo utrzymanie konstrukcji, magazynowanie czy przesyłanie energii pochłania niewielkie kwoty. Wiatraki nie wymagają także mycia, a ich prosta konstrukcja sporadycznie ulega uszkodzeniu. Dlatego sprawność mechanizmów turbin wiatrowych przewidziana jest na około 30 lat.
Ważną zaletą jest także spora moc w stosunku do ilości zajmowanego miejsca. Energia wiatrowa wykorzystywana jest przez wiatraki, które najczęściej są wyposażone w turbiny o mocy 2 MW. Przy odpowiednich warunkach jest ona w stanie wygenerować prawie 4 GWh rocznie, co wystarczy do zasilenia prawie 1600 gospodarstw domowych. Wynika z tego, że jeden wiatrak to niezależność energetyczna małego miasteczka.
Energia wiatrowa jest też całkowicie bezinwazyjna i nie powoduje zmian w ekosystemie. Siła wiatru jest jedynie pobierana, a nie zatrzymywana czy skierowana w inną stroną. Opór śmigieł wiatraków jest tak niewielki, że nie ma praktycznie żadnego wpływu na zmianę siły wiatru.
Należy zaznaczyć jeszcze jedną zaletę, jaką jest brak odpadów poprodukcyjnych. W przypadku turbin wiatrowych nie dochodzi do procesu spalania. Dlatego powietrze wokół farmy wiatrowej nie zostaje zanieczyszczone. Podobnie nie powstaje żaden skutek lub produkt uboczny, który stałby się szkodliwym odpadem. Takie problemy pojawiają się przy każdym paliwie kopalnym.
Energia z wiatru – wady
Żadne źródło energii odnawialnej czy tradycyjnej nie jest pozbawione wad. Podobna sytuacja dotyczy wspomnianych turbin wiatrowych. Energia z wiatraków przede wszystkim nie jest w stanie dostarczyć określonej ilości energii. W stosunku do większości instalacji OZE możemy mówić o braku stabilnych wyników, jednak w przypadku farm wiatrowych różnice mogą być potężne. Turbiny wytwarzają prąd, jeśli prędkość wiatru oscyluje w granicach 7–100 km/h. Przy mniejszym wietrze śmigła się nie kręcą, a przy większych prędkościach są zatrzymywane ze względów bezpieczeństwa. Dlatego często energia wiatrowa traktowana jest jedynie jako dodatkowe źródło energii.
Energia wiatrowa jest też stosunkowo droga w początkowej fazie. Koszt turbiny o mocy 2 MW wraz z instalacjami i infrastrukturą to około 14 milionów złotych. Nieco tańsze są niewielkie przydomowe turbiny parowe o mocy 1 kW. Takie urządzenie, które jest w stanie zaspokoić potrzeby niewielkiego gospodarstwa domowego, kosztuje niespełna 20 tysięcy złotych. Jednak, z uwagi na wspomniane wcześniej problemy ze stabilnością, najczęściej stosuje się je jako instalacje off-gridowe. W związku z tym dodatkowym kosztem będzie zakup akumulatora. Wadą może być także większy hałas i wibracje w porównaniu z pionowymi turbinami.
Wśród innych problemów, z jakimi boryka się energia wiatrowa, trzeba wskazać wymagania terenowe. Paradoksalnie miejsca, gdzie wieją bardzo silne wiatry, nie są najlepsze na montaż turbin. Najlepiej sprawdzają się przestrzenie, w których wiatr jest stały i najczęściej ma przeciętną prędkość. Dlatego w tym celu wybierane są nabrzeża, a wiele instalacji montuje się nawet na morzu w sporej odległości od stałego lądu. Na lądzie znakomicie nadają się otwarte przestrzenie na nizinach, gdzie masy powietrza mogą się swobodnie przemieszczać.
Należy jeszcze poruszyć dwie kwestie, które mogą wynikać z montażu turbin wiatrowych, choć ich zależność wciąż jest badana. Po pierwsze, chodzi o problemy z migracją ptaków. Bardzo często dochodzi do zderzenia ptaków ze śmigłami turbin, co może powodować jakiś wpływ na postrzeganie rzeczywistości przez zwierzęta. Druga kwestia dotyczy ludzi i tak zwanego Syndromu Turbin Wiatrowych. Tym terminem określa się zbiór dolegliwości wynikających z sąsiedztwa turbin wiatrowych. Osoby mieszkające w pobliżu wiatraków narzekają na problemy ze snem lub bóle migrenowe. W przypadku małych wiatraków pionowych dochodzą głośne dźwięki emitowane przez urządzenia.
Energia z wiatraków na świecie
Największym producentem energii wiatrowej na świecie stały się Chiny. Ich udział w światowym rynku wynosi już prawie 30%. Co ciekawe, w ciągu ostatnich 15 lat widoczny jest ogromny wzrost popularności tego elektrowni wiatrowych nie tylko w Chinach, ale całej Azji. Podobną aktywność chińskiej gospodarki można zauważyć w przypadku fotowoltaiki. Wśród państw znajdujących się w czołówce należy też wymienić Stany Zjednoczone, Niemcy i Indie.
Jeśli przeniesiemy się na europejski rynek, na czele znajdziemy właśnie Niemcy, Hiszpanię czy Wielką Brytanię. Na uwagę zasługuje jednak Dania, która nie należy do światowych potentatów, jeśli chodzi o liczbę turbin. To jednak w tym kraju energia wiatrowa stanowi prawie połowę udziału w rynku energetycznym. Porównując ten wynik z 3,5% udziału światowego, to prawdziwy lider w dziedzinie energetyki wiatrowej.
Co warte uwagi, jeśli zestawisz te dane z informacjami dotyczącymi fotowoltaiki, możesz wyciągnąć ciekawe wnioski. Po pierwsze, widać dokładnie, że warunki klimatyczne mają przeciętny wpływ na ilość energii generowanej z OZE. Jeśli w danym państwie jest taka chęć, tworzone są odpowiednie instalacje. Przykładem mogą być Indie czy Niemcy, które znajdują się w czołówkach obu zestawień. Widać też, że choć Europa znajduje się na drugim miejscu w klasyfikacji kontynentów, przewaga Azji w OZE z każdym rokiem jest większa.
Energia kinetyczna wiatru – instalacje w Polsce
Długo można by wymieniać powody, dla których energetyka wiatrowa cieszy się w naszym kraju większą popularnością od fotowoltaiki. Ze wszystkich światowych turbin wiatrowych na terenie naszego kraju znajduje się prawie 1%. To wynik, który nie napawa przesadną dumą, jednak znacznie lepszy niż statystyki dotyczące fotowoltaiki. Wystarczy powiedzieć, że moc wszystkich zainstalowanych turbin wiatrowych to około 6,4 GW.
Energia wiatrowa generowana przez wspomniane turbiny zaspokaja ponad 9% zapotrzebowania kraju w energię elektryczną. Spośród wszystkich odnawialnych źródeł energii stanowi ponad 65%, lecz w kolejnych latach ta proporcja może ulec pewnym zmianom. Rosnąca popularność fotowoltaiki i planowane instalacje solarne na poziomie nawet 6 GW do końca 2021 roku stanowią sporą, ale potrzebną konkurencję.
Jednak w dziedzinie energii wiatrowej również planowane są potężne inwestycje. Po problemach spowodowanych podwójnym opodatkowaniem w 2015 roku energia wiatrowa straciła impet. Po naprawieniu błędu w 2018 roku znów zauważalny jest rozwój tej dziedziny OZE. Już prowadzone są inwestycje, które w 2021 roku dołożą do puli kolejne 2,5 GW. W planach jest intensywny rozwój energetyki wiatrowej na morzu. Obecnie szacuje się, że w 2030 roku nasz kraj będzie zasilany przez turbiny o mocy ponad 15 GW.
