Farmy wiatrowe - warunki atmosferyczne
Czy turbiny wiatrowe wytwarzają prąd tylko przy sprzyjających warunkach atmosferycznych? Gdzie najlepiej jest zlokalizować inwestycję w elektrownię wiatrową, by zapewniała odpowiednią wydajność? W jaki sposób można to sprawdzić przed podjęciem decyzji o inwestycji? Zachęcamy do lektury artykułu na temat wpływu warunków atmosferycznych, a także innych czynników, na funkcjonowanie i wydajność farm wiatrowych.
Czynniki środowiskowe i ekonomiczne sprawiają, że w procesie produkcji energii coraz większą rolę odgrywają odnawialne źródła energii. Wśród nich, jednym z kluczowych rozwiązań pozwalających na pozyskiwanie zielonej energii, są farmy wiatrowe. Zgodnie z informacjami Instytutu Energetyki Odnawialnej, w Polsce działa już 1,4 tys. instalacji wiatrowych przyłączonych do sieci elektroenergetycznej o sumarycznej mocy przekraczającej 9320 MW (stan na koniec I kwartału 2024 r.). Co więcej, rok 2023 był rekordowy pod względem przyrostu mocy zainstalowanej w turbinach wiatrowych. Jak widać, energia wiatrowa w Polsce cieszy się coraz większym zainteresowaniem i rozwija z dużą dynamiką. Czy to oznacza, że warunki atmosferyczne panujące w Polsce są tak sprzyjające turbinom wiatrowym?
Wpływ warunków atmosferycznych na efektywność turbin wiatrowych
Na początku warto przeanalizować pytanie, w jaki sposób parametry atmosferyczne wpływają na wydajność farm wiatrowych. Ponieważ turbiny wiatrowe przekształcają energię kinetyczną wiatru w energię elektryczną, jest oczywiste, że czynnikiem koniecznym do ich funkcjonowania i możliwości produkcji energii elektrycznej jest wiatr. Powstająca w ten sposób energia może być skierowana do falownika, gdzie zostaje przekształcona w prąd zmienny i dalej - może być przesyłana do domowej lub komercyjnej sieci elektrycznej. W przypadku elektrowni wiatrowej, często koniecznością jest użycie magazynu energii, aby wyprodukowany w turbinie prąd został wykorzystany do naładowania akumulatorów.
Jakie warunki wietrzne zapewniają największą wydajność farm wiatrowych? Oczywiście występowanie wiatru to czynnik podstawowy, jednak jego siła nie może być zbyt duża. Większość turbin produkuje prąd przy prędkości wiatru w przedziale od ok. 3-5 m/s do 25 m/s. Im mniejsza turbina, tym mniej silny wiatr jest potrzebny, by śmigło mogło się obracać. Za niska prędkość wiatru uniemożliwia produkcję energii, zaś kiedy wiatr jest silniejszy, wzrasta ryzyko uszkodzenia instalacji. Jeżeli zaś chodzi o najwyższą efektywność turbin wiatrowych, przyjmuje się, że występuje ona przy wietrze o prędkości 15–25 m/s.
Oprócz siły wiatru, istotnym czynnikiem jest również jego stałość. Im więcej dni wietrznych w roku w miejscu planowanej inwestycji, tym bardziej będzie ona opłacalna, gdyż możliwości produkowania energii elektrycznej będą wyższe. Również w tym kontekście, istotne jest wykorzystywanie magazynów energii, aby zmaksymalizować możliwości korzystania z czystej energii wiatrowej. Inne czynniki atmosferyczne, jakie trzeba wziąć pod uwagę, to np. kierunek wiatru (w Polsce dominują wiatry zachodnie) czy strefy zawirowań powietrza.
Wydajność farm wiatrowych w kontekście warunków atmosferycznych
Czynniki lokalizacji elektrowni wiatrowych
Elektrownie wiatrowe mogą być lokalizowane na wodzie bądź na lądzie. Głównym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę w procesie decyzyjnym o lokalizacji inwestycji, są warunki atmosferyczne, a zwłaszcza występowanie, siła i stałość wiatru. Z pomocą w ocenie potencjału danego terenu mogą przyjść np. mapy wietrzności, które zawierają pewne wskazówki, co do korzystnych czynników lokalizacji elektrowni wiatrowej w skali makro. W przypadku Polski, patrząc na wspomniane wcześniej dane Instytutu Energetyki Odnawialnej, liczba zrealizowanych dotychczas inwestycji w farmy wiatrowe może wskazywać, że szczególnie korzystne warunki do ich lokalizacji występują w takich województwach, jak kujawsko-pomorskie, wielkopolskie, łódzkie, zachodniopomorskie, mazowieckie czy warmińsko-mazurskie. Na tych terenach warunki są bardziej sprzyjające, niż w innych częściach kraju. Jednak to nie oznacza, że np. w województwie śląskim czy podkarpackim nie ma miejsca na energetykę wiatrową. Biorąc pod uwagę, że w Polsce mamy stosunkowo dużą liczbę dni wietrznych, a średnia prędkość wiatru jest wystarczająca do produkcji energii, w skali całego kraju warunki do lokalizacji elektrowni wiatrowych są korzystne.
O ostatecznym miejscu powstania inwestycji decydują czynniki nie w skali makro, a mikro, uwzględniające parametry atmosferyczne dla konkretnej lokalizacji. Zarówno płaskie, otwarte, nadmorskie obszary, jak i tereny górzyste o odpowiednim ukształtowaniu mogą mieć bardzo korzystne warunki do budowy farmy wiatrowej. Dlatego, potencjalną lokalizację każdej inwestycji należy oceniać indywidualnie. Z pomocą przychodzi szczegółowy proces projektowania inwestycji, w ramach którego można wykorzystać np. oferowany przez Eltel Networks skaning laserowy, pozwalający w łatwy i szybki sposób zebrać ogromne ilości precyzyjnych danych i zapewnić realistyczne odwzorowanie terenu.