Energia wiatru

Energia wiatru jest najszybciej rozwijającym się źródłem energii na świecie i może w znacznym stopniu przyczynić się do redukcji światowych emisji dwutlenku węgla.

W styczniu 2005 roku wszedł w życie słynny na całym świecie Protokół z Kioto, który nakłada na kraje wysoko rozwinięte obowiązek ograniczenia produkcji dwutlenku węgla. Do 2012 roku poziom jego emisji ma w nich spaść średnio o 5% w porównaniu z rokiem 1990. Umowy nie ratyfikowały jednak Stany Zjednoczone, które odpowiadają za jedną czwartą produkcji dwutlenku węgla na świecie.

Polska będąc członkiem UE zobowiązana jest do zabezpieczenia i pozyskania energii z OZE, co tylko nielicznym już się udaje. Należy zadać sobie pytanie, czy to wystarczy do wytworzenia i zapewnienia określonych ilości energii ujętych w dyrektywie?

Problematyka dotycząca możliwości pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych w Polsce została ujęta w oddzielnym dokumencie pt.: “Strategia rozwoju energetyki odnawialnej” przyjętym przez Sejm w dniu 23.VIII. 2001 r. Według założeń tego dokumentu udział energii odnawialnej w bilansie energii pierwotnej w skali kraju powinien zwiększyć się z około 2,5% obecnie do 7,5% w roku 2010 i 14% w roku 2020.

Do odnawialnych źródeł energii (OZE) należą m.in.:

  • energia wiatru
  • energia słoneczna
  • energia wód płynących
  • geotermia
  • biomasa
  • biopaliwa i wiele innych surowców, z których można pozyskać energię.

Co to jest elektrownia wiatrowa?
Jest to zespół urządzeń przetwarzających energię kinetyczną wiatru na energię elektryczną za pomocą silnika połączonego z generatorem elektrycznym o określonej osi obrotu.

Wiatrownie mogą być wyposażone w różnego rodzaju osie – najczęściej spotykane o osi równoległej do kierunku przepływu (popularnie zwane wiatrakami), oraz o osi prostopadłej do kierunku przepływu wiatru; rozróżniamy tu 3 grupy:

a) o osi poziomej (silniki bębnowe),
b) o osi pionowej (silniki karuzelowe),
c) silniki rotorowe (Savoniusa).

Większość z nas zapewne uważa, że wiatrak to świetna rzecz. Jednak istnieje pewne “ale”. Każdy kto chce sprostać wymaganiom stawianym takim instalacjom musi włożyć sporo determinacji, wysiłku, a przede wszystkim uzbroić się w cierpliwość.

Rozmawiałem z właścicielem elektrowni wiatrowej, który 1 grudnia 2005 roku uruchomił i podłączył do sieci wiatrak sprowadzony z Danii. Rozmówca przyznał, że to niełatwa i szybka do załatwienia sprawa. Jemu zajęło to 2 lata, mimo przychylności i współpracy z urzędnikami gminy Sicienko, którzy pomogli uzyskać wszelkie potrzebne dokumenty i uzgodnienia.

W krótkim zarysie postaram się Państwu przybliżyć jakie kroki należy podjąć, aby postawić elektrownię wiatrową.

Wymagania, jakie należy spełnić, aby postawić elektrownię wiatrową

Pierwsze kroki należy skierować do zakładu energetycznego, by dowiedzieć się o koniecznych wymogach, stawianych przez zakład. Dotyczy to między innymi warunków technicznych przyłączenia się do istniejącej sieci i warunków sprzedaży wyprodukowanej energii elektrycznej.

Następnie przystępujemy do szeregu analiz i badań w celu sprawdzenia czy w danym miejscu, w którym będzie stał wiatrak istnieją optymalne warunki do pracy urządzenia. Bierzemy tu pod uwagę m.in. ukształtowanie terenu, możliwości wystąpienia przeszkód (zadrzewienia, zabudowania). Miejsce, w którym ma stać urządzenie, może być dwojakiego rodzaju – płaskie (pochylenie na długości 10 km w stronę kierunku wiatru nie przekracza 2%) lub pofałdowane (na takim terenie trudniej jest wybrać właściwe stanowisko do budowy wiatraka). Najistotniejszym jednak warunkiem pracy wiatraka jest zasobność warunków lokalnych w wiatr (prędkość i kierunek wiatru na dwóch poziomach). Otóż do zmierzenia zasobów wietrznych należy przeprowadzić badania meteorologiczne za pomocą masztu, wyposażonego w czujniki do prawidłowego zarejestrowania zjawisk występujących w atmosferze. Badania dokonuje się w przyziemnej warstwie atmosfery na wysokości (jak podają źródła) w przedziale 10-40 metrów nad powierzchnią gruntu. Pomiarów zazwyczaj dokonuje się na poziomie 30 m i 40 m, w czasie nie krótszym niż 1 rok. Gwarantuje to sukces finansowy przedsięwzięcia.

Poniżej zaprezentowany rysunek ukazuje strefy Polski, w których siła wiatru jest na różnych poziomach.

Strefy:
I wybitnie korzystna
II korzystna
III dość korzystna
IV korzystna
V wybitnie niekorzystne
VI tereny wyłączone – wysokie partie gór

Z rysunku można wywnioskować, że województwo kujawsko-pomorskie znajduje się w korzystnej strefie wietrznej. Jednakże nie można stawiać, wiatrowni opierając się tylko na rycinach, schematach i analizach wiatru we własnym zakresie – chyba, że na własne ryzyko.

Elektrownia wiatrowa, aby mogła produkować prąd elektryczny, potrzebuje odpowiedniej siły wiatru na wysokości gondoli. Turbiny osiągają swą nominalną moc przy prędkości wiatru przekraczającej 13 m/s, jednak takie warunki rzadko są spotykane na płaskim terenie. Jeżeli średnioroczna prędkość wiatru wynosi nie mniej niż 7 m/s, pozwala to wyprodukować wystarczającą ilość energii elektrycznej.

Ważnym czynnikiem prawidłowego działania urządzenia jest także stan techniczny istniejącej infrastruktury energetycznej pozwalający na przyłączenie turbin do sieci.

Nie narażając się na dodatkowe koszty, wiatrak powinien stać nieopodal linii elektrycznych wysokiego napięcia. Ważnym warunkiem jest również postawienie stacji transformatorowej na potrzeby wiatraka. Należy postarać się również o pozwolenie budowlane (Dz.U. 89/1994 poz. 414) zgodnie z artykułem 33 pkt 2 ustawy należy dołączyć:

  1. projekt budowlany z opiniami, uzgodnieniami, wymaganymi przepisami szczególnymi;
  2. dowód stwierdzający prawo dysponowania nieruchomością na cele budowlane;
  3. decyzję o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu oraz projekt inwestycji, a także:
    • Analiza i wpływ wiatrowni na otaczające środowisko;
    • Wpływ na sieć energetyczną;
    • Pomiar decybeli;
    • Wpływ na otaczającą faunę (ptaki).

To dopiero pierwsze kroki, które należy podjąć. Mogą pojawić się inne obwarowania, niezależne od nas, którym należy sprostać. Dlatego też lokalizacja elektrowni wiatrowej może wymagać uzgodnień z:

  1. Ministrem Ochrony Środowiska oraz Głównym Inspektorem Sanitarnym, w odniesieniu do inwestycji szczególnie szkodliwych dla środowiska i zdrowia ludzi (farmy wiatrowe);
  2. Wojewodą i właściwym inspektorem sanitarnym;
  3. Ministrem Zdrowia i Opieki Społecznej, w odniesieniu do inwestycji lokalizowanych w miejscowościach uzdrowiskowych;
  4. Wojewódzkim Konserwatorem Zabytków, w odniesieniu do obszarów objętych ochroną konserwatorską;
  5. Dyrektorem Urzędu Morskiego, w odniesieniu do obszarów pasa technicznego, morskich portów i przystani, morskich wód wewnętrznych i morza terytorialnego;
  6. Dyrekcją Okręgową Dróg Publicznych, w celu określenia minimalnej odległości od szlaków komunikacyjnych;
  7. Ministrem Transportu i Gospodarki Wodnej, w tym Głównym Inspektoratem Lotnictwa Cywilnego;
  8. Ministrem Obrony Narodowej, w tym ze Służbą Ruchu Lotniczego;
  9. Ministerstwem Łączności.

Opracował Adam Piszczek
K-PODR w Minikowie
na podstawie
internet, Strategia rozwoju energetyki odnawialnej (2001) Monitor Polski,
nr 25, poz. 365., Czysta Energia nr 2/2001