Patrząc na wielkie farmy wiatrowe, które kręcą się majestatycznie na horyzoncie, łatwo ulec złudzeniu, że postawienie mniejszej wersji na własnym podwórku zapewni nam darmowy prąd w nocy i zimą. Internet pełen jest ofert „turbin 2 kW” za kilka tysięcy złotych. Rzeczywistość weryfikuje te obietnice brutalnie. O ile słońce świeci na każdego w miarę sprawiedliwie, o tyle wiatr jest paliwem kapryśnym, a fizyka jego zamiany na prąd – bezlitosna dla małych urządzeń.
Dlaczego mały wiatrak nie działa tak sprawnie jak duży?
Energia wiatru rośnie w trzeciej potędze jego prędkości, co oznacza, że wiatr wiejący dwa razy szybciej daje osiem razy więcej energii; małe turbiny montowane nisko (na dachach lub w ogrodach) trafiają na strefę zawirowań i niskich prędkości, generując ułamek mocy nominalnej.
To najważniejsza lekcja fizyki, którą musisz odrobić przed zakupem. Wzór jest prosty: jeśli przy wietrze 5 m/s masz 100 W mocy, to przy 10 m/s nie masz 200 W, ale 800 W. Problem w tym, że w Polsce średnia prędkość wiatru na wysokości domu jednorodzinnego (4-8 metrów nad ziemią) rzadko przekracza 3-4 m/s. Wielkie wiatraki komercyjne stoją na masztach o wysokości 100-150 metrów, gdzie wieje mocno i stabilnie.
Na Twoim podwórku wiatr „potyka się” o drzewa, płot sąsiada, budynki i garaże. To tzw. turbulencje. Turbina w takich warunkach szarpie, kręci się nierówno i zamiast produkować prąd, zużywa łożyska. „Moc nominalna” podawana na pudełku (np. 2000 W) jest zazwyczaj osiągana przy wietrze 11-13 m/s. To wichura, która łamie gałęzie. Jak często masz taką pogodę w roku? Przez resztę czasu Twój wiatrak będzie drogą ozdobą ogrodu.
Pionowa czy pozioma oś obrotu? Co wybrać, żeby nie zwariować od hałasu?
Turbiny o poziomej osi obrotu (HAWT) są wydajniejsze, ale głośne i muszą ustawiać się do wiatru; turbiny pionowe (VAWT) są ciche, startują przy słabszym podmuchu i są odporne na zmienne kierunki wiatru, ale ich sprawność jest znacznie niższa.
To klasyczny dylemat: efektywność czy święty spokój.
- HAWT (Jak te duże wiatraki): Mają „śmigła”. Działają na zasadzie siły nośnej (jak skrzydło samolotu). Są najskuteczniejsze, ale generują świst i tzw. efekt stroboskopowy (migotanie cienia), który doprowadza domowników do szału. Wymagają wysokiego masztu.
- VAWT (Pionowe, „świdry” lub „tulipany”): Działają głównie na zasadzie siły oporu. Kręcą się niezależnie od tego, skąd wieje. Są ciche i estetyczne. Niestety, fizycznie nie są w stanie wyciągnąć z wiatru tyle energii co „śmigła”. To rozwiązanie dobre do podładowania akumulatora do oświetlenia LED w altance, ale nie do zasilenia pompy ciepła.
Czy montaż turbiny na dachu domu to dobry pomysł?
Montaż turbiny wiatrowej bezpośrednio na konstrukcji dachu jest błędem budowlanym; wibracje generowane przez pracujący wirnik przenoszą się po murach na cały budynek, powodując pękanie ścian, rozszczelnienie poszycia dachowego i nieznośny hałas rezonansowy wewnątrz pomieszczeń.
Wielu sprzedawców pokazuje wizualizacje pięknych domów z wiatraczkiem na kominie. W praktyce to koszmar. Wiatr nigdy nie wieje jednostajnie. Uderzenia podmuchów (szkwały) działają na maszt jak dźwignia. Jeśli przykręcisz to do więźby dachowej, po roku będziesz miał pękające sufity na poddaszu.
Dźwięk niesie się po konstrukcji (hałas materiałowy). Nawet „cicha” turbina w nocy, gdy w domu jest idealna cisza, będzie słyszalna jako uporczywe buczenie w sypialni. Jeśli decydujesz się na przydomowe elektrownie wiatrowe, jedynym słusznym rozwiązaniem jest wolnostojący maszt na betonowym fundamencie, oddalony od domu o min. 10-15 metrów (i jeszcze dalej od sypialni sąsiada, jeśli nie chcesz procesów sądowych).
Kiedy wiatrak ma sens? Lista kontrolna:
- Mieszkasz na wybrzeżu (pas nadmorski) lub w otwartym terenie (Suwalszczyzna, wzgórza).
- Nie masz sąsiadów „płot w płot”.
- Masz miejsce na postawienie 12-metrowego masztu.
- Potrzebujesz zasilania awaryjnego (off-grid) w miejscu bez dostępu do sieci.
W gęstej zabudowie podmiejskiej, gdzie domy zasłaniają sobie nawzajem wiatr, inwestycja 15-20 tysięcy złotych w wiatrak zwróci się… być może za 50 lat. Albo nigdy.
Artykuł napisany wraz z https://e-magazyny.pl/temat/oze/
Artykuł sponsorowany
