Przydomowa elektrownia wiatrowa – kiedy się sprawdzi?

W ostatnich latach elektrownie wiatrowe stały się nieodzowną częścią polskiej energetyki, a w listopadzie 2023 r. stanowiły ponad 15% krajowego miksu energetycznego. O ile widok dużych turbin wiatrowych nie dziwi już mieszkańców Polski, to nadal mało osób wykorzystuje to rozwiązanie do produkcji energii elektrycznej na potrzeby gospodarstw domowych. Dlaczego warto zastanowić się nad inwestycją we własną turbinę wiatrową i jakie korzyści może zapewnić ta technologia?

Z czego składa się elektrownia wiatrowa?

Elektrownie wiatrowe służą do ekologicznej i ekonomicznej produkcji energii elektrycznej i mogą wspierać w tym zakresie także podmioty indywidualne, takie jak gospodarstwa domowe i rolne. Składają się z kilku ważnych elementów, w tym:

• turbiny wiatrowej,
• licznika,
• okablowania,
• inwertera (w przypadku instalacji hybrydowych lub on-grid),
• magazynu energii (w przypadku instalacji hybrydowych lub off-grid).

Rodzaje turbin wiatrowych

Na rynku dostępne są dwa rodzaje turbin wiatrowych wykorzystywanych w przydomowych elektrowniach, które różnią się ze względu na konstrukcję. Wyróżniamy:

• pionowe turbiny wiatrowe (ang. Vertical Axis Wind Turbines), czyli VAWT,
• poziome turbiny wiatrowe (ang. Horizontal Axis Wind Turbines), czyli HAWT.

Zdecydowanie popularniejsze są poziome modele, które stanowią około 95% polskich przydomowych elektrowni wiatrowych. To właśnie te rodzaje wiatraków z charakterystycznymi trzema łopatami możemy spotkać w różnych wietrznych regionach Polski. Sposób budowy turbin oczywiście wpływa na ich pracę.

Poziome wersje są wydajniejsze, jednak generują więcej decybeli – w przypadku przydomowych wiatraków o mocy sięgającej do kilkudziesięciu kW, nie są to jednak dźwięki, które będą przeszkadzać domownikom lub sąsiadom. Muszą również posiadać mechanizm naprowadzania na wiatr, który sprawi, że śmigła pozostaną ustawione pod kątem prostym do kierunku wiatru. Najczęściej spotyka się wiatraki z trzema łopatami – trójpłatowe modele są stabilne, mniej podatne na wibracje i bardziej efektywne niż wersje z mniejszą lub większą liczbą śmigieł.

Rosnącą popularnością w ostatnim czasie cieszą się pionowe modele wiatraków, posiadające całkowicie proste lub lekko wygięte śmigła. Urządzenia te cechują się nieco mniej wydajną, ale cichą pracą, nawet podczas bardzo wietrznych dni, a dodatkowo nie muszą być ustawiane w kierunku wiatru – podmuchy z każdej strony wprawią pionową turbinę w ruch.

Jak działa przydomowa elektrownia wiatrowa?

Niezależnie od tego, czy wybierzesz pionowy, czy poziomy model elektrowni wiatrowej, zasada jej działania jest taka sama. Podmuchy powietrza (energia kinetyczna) wprawiają łopaty wirnika w ruch obrotowy (energia mechaniczna), co skutkuje poruszeniem turbiny i przekształcaniem energii mechanicznej w energię elektryczną za pomocą generatora.

Gdzie następnie trafia wytworzona energia elektryczna? To zależy od rodzaju instalacji, jaka obecna jest w gospodarstwie. Przydomowe elektrownie wiatrowe mogą zostać podłączone do sieci za pomocą falownika tak samo jak fotowoltaika (system on-grid lub hybrydowy) albo stanowić niezależny system wraz z magazynem energii (off-grid). Co ważne, możliwe jest podłączenie instalacji fotowoltaicznej i wiatrowej do tego samego inwertera – należy jednak powierzyć to zadanie specjaliście, który dobierze urządzenie zgodnie z mocami obu instalacji. Szerzej o korzyściach z połączenia obu tych technologii piszemy niżej.

Z przydomowej elektrowni wiatrowej mogą korzystać:

• gospodarstwa domowe,
• małe firmy i zakłady,
• domki letniskowe,
• gospodarstwa rolne.

Ile prądu wyprodukuje przydomowa turbina wiatrowa?

Wszystko będzie oczywiście zależne od jej mocy. Osoby szukające wiatraka do celów zasilania gospodarstwa domowego, rolnego lub niewielkiej firmy mogą zdecydować się na mniejsze urządzenie, które pokryje ich zapotrzebowanie na energię lub wybrać większą turbinę, która może także pozwolić na odsprzedaż części wytworzonej energii.

Jaką elektrownię wybrać?

• Moc 500 W – umożliwi zasilenie mniejszych, pojedynczych urządzeń, np. elektrycznej bramy wjazdowej.
• Moc 1 kW – wystarczy do zasilenia oświetlenia w domu lub ogrzania ciepłej wody użytkowej.
• Moc 2 kW – pokryje potrzeby typowego domku letniskowego.
• Moc 3 kW – wystarczy do zasilenia ogrzewania, oświetlenia i mniejszego sprzętu AGD.
• Moc 5 kW – umożliwi również zasilenie instalacji centralnego ogrzewania.

Trudno określić dokładną ilość energii, jaką będzie wytwarzać przydomowa elektrownia wiatrowa, ponieważ jej produkcja jest uzależniona zarówno od obecności wiatru, jak i jego prędkości. Można wyliczyć ją znając moc nominalną turbiny oraz liczbę dni i godzin jej pracy.

Czy przydomowa elektrownia sprawdzi się wszędzie?

W Polsce wyróżniamy pięć stref o zróżnicowanych warunkach wiatrowych. Najlepsza sytuacja występuje na północy kraju, zwłaszcza przy linii wybrzeża oraz na Suwalszczyźnie. Korzystnym terenem dla wiatraków jest również pas ciągnący się przez środek Polski, od zachodniej granicy, poprzez Poznań, aż po Warszawę i okolice. Dobre warunki wiatrowe panują także na linii od Szczecina po Olsztyn oraz na południowym wschodzie. Z kolei najmniej opłaca się stawiać elektrownie wiatrowe na południowym zachodzie Polski i w okolicach Białegostoku. Należy zwrócić uwagę nie tylko na strefę kraju, ale także ukształtowanie okolicy, które nie powinno zawierać naturalnych i sztucznych przeszkód mogących blokować przepływ powietrza, np. kotlin.

Przydomowa elektrownia wiatrowa a prawo

Jakie warunki należy spełnić, by móc postawić przy swoim domu przydomową turbinę wiatrową? Dużo zależy od jej rozmiaru i mocy oraz miejsca montażu. Mikroinstalacji mierzących do 3 metrów nie nigdzie zgłaszać, ani uzyskiwać na nie pozwolenie na budowę. Z kolei przydomowe elektrownie mające od 3 do 12 m o mocy maksymalnej 50 kW, które znajdują się w odległości nie mniejszej niż ich wysokość od granic działki, nie wymagają pozwolenia na budowę – wystarczy zgłosić budowę elektrowni w Urzędzie Gminy. W przypadku takich instalacji należy również sporządzić dla nich plan sytuacyjny i projekt architektoniczno-budowlany, a po rozpoczęciu prac montażowych, stworzyć projekt techniczny oraz powołać kierownika budowy.

Pozwolenie nie będzie wymagane, jeżeli:

• elektrownia mierzy do 3 m,
• elektrownia o mocy mniejszej niż 50 kW ma całkowitą wysokość między 3 a 12 m,
• elektrownia jest montowana na ścianie, dachu lub kominie budynku i nie wystaje poza kalenicę wyżej niż 3 m.

Pozwolenie na budowę będzie jednak wymagane, jeśli:

• całkowita wysokość elektrowni przekracza 12 m,
• elementy instalacji wystają poza obrys budynku powyżej 3 m,
• moc elektrowni przekracza 50 kW.

Elektrownia wiatrowa a słoneczna

Co będzie lepszym wyborem – turbina wiatrowa, czy instalacja fotowoltaiczna? A może obie te technologie da się połączyć? Przy wyborze odpowiedniego rozwiązania warto zwrócić uwagę na warunki panujące na terenie, na którym znajduje się Twój dom. Ze względu na optymalne nasłonecznienie, jakiego doświadcza nasz kraj, instalacje fotowoltaiczne sprawdzą się właściwie w każdym miejscu Polski i są uniwersalną metodą produkcji energii elektrycznej, na którą zdecydowało się już 1,3 mln gospodarstw.

Turbina wiatrowa może doskonale uzupełniać instalację fotowoltaiczną. Dlaczego? Fotowoltaika produkuje większość energii od maja do września, gdy dociera do nas najwięcej promieniowania słonecznego. Z kolei elektrownia wiatrowa pracuje najwydajniej w jesienno-zimowym okresie, kiedy to w Polsce obserwujemy silniejsze wiatry. Również w ujęciu dobowym produkcja energii z wiatru doskonale zazębia się z produkcją z fotowoltaiki. Turbiny wytwarzają większość prądu w godzinach wieczornych i nocnych, kiedy do paneli nie dociera już promieniowanie słoneczne. Gospodarstwo, które posiada obie instalacje, jest więc o wiele lepiej zabezpieczone i może wytwarzać energię elektryczną na własne potrzeby o każdej porze roku i dnia, niezależnie od panujących warunków pogodowych.

Warto także pamiętać, że przez to, że produkcja z instalacji fotowoltaicznej i wiatrowej najczęściej nie pokrywa się w czasie, oba te systemy mogą zostać podłączone do jednego falownika, nawet bez zwiększania jego mocy. Oczywiście, rozwiązanie to będzie możliwe tylko w wypadku, gdy moc falownika będzie odpowiednio dobrana do mocy i poziomu produkcji obu instalacji. Przykładowo, jeśli posiadasz fotowoltaikę o mocy 5 kWp i planujesz zakup niewielkiej przydomowej elektrowni wiatrowej, np. o mocy 2 kW, jeden inwerter wystarczy do obsługi dwóch urządzeń, ponieważ energia z wiatru będzie obciążać urządzenie głównie w nocy lub w jesienno-zimowym okresie. Należy jednak sprawdzić, czy falownik posiada przynajmniej jedno wolne wejście MPPT, do którego będzie można podłączyć turbinę wiatrową.

Dlaczego warto zainwestować w przydomową elektrownię wiatrową?

Własna elektrownia wiatrowa jest doskonałym rozwiązaniem dla osób, które chcą produkować energię elektryczną na własny użytek i wspierać środowisko. Jednocześnie mogą pobierać mniej prądu z sieci i oszczędzać na rachunkach za energię, odciążając swój domowy budżet.

Elektrownia wiatrowa oferuje:

• tani sposób produkcji energii elektrycznej na własne potrzeby,
• możliwość odsprzedaży nadwyżek produkcji do sieci lub gromadzenia ich w magazynie energii,
• produkcję energii w okresach, gdy fotowoltaika ma ograniczone moce wytwórcze (noc, okres jesienno-zimowy),
• wykorzystanie odnawialnej energii z wiatru i brak emisji CO2,
• prosty montaż,
• bezobsługowość.

Na co należy zwrócić uwagę przy zakupie turbiny wiatrowej?

Przydomowe elektrownie wiatrowe są nowością dla wielu Polaków, co sprawia, że osoby zainteresowane ich zakupem mają pewne obawy przed taką inwestycją. Na co należy zwrócić uwagę przy wyborze urządzenia?

Głośność

Dużo osób boi się przede wszystkim hałasu generowanego przez turbiny. Co prawda, może on stanowić wadę tej technologii, jednak przede wszystkim w przypadku dużych farm wiatrowych, które, ze względu na swoje rozmiary i moce, generują więcej decybeli. Mniejsze, przydomowe turbiny pracują o wiele ciszej i nie są dokuczliwe dla domowników czy i ich sąsiadów.

Odległość

Debata nad usytuowaniem farm wiatrowych względem budynków mieszkalnych trwa od kilku lat i nadal jest zacięta. Warto jednak pamiętać, że w przypadku elektrowni przydomowych tzw. ustawa odległościowa nie obowiązuje, a jedynym przepisem, jaki należy przestrzegać, jest ten mówiący, że instalacja powinna znajdować się w odległości nie mniejszej niż jej wysokość od granic działki. To właśnie wysokość wiatraka jest więc kluczowym czynnikiem w kwestii regulacji odległości od granic nieruchomości.

Bezpieczeństwo

W Polsce często zdarzają się dni, kiedy wiatr wieje z niemałą prędkością – o ile zazwyczaj jest to dobra wiadomość, która pozwala nam osiągnąć wysokie uzyski z przydomowej elektrowni, to czasami prędkości, jakie osiąga powietrze, są zbyt duże, nawet dla turbin. Właśnie dlatego warto wybrać model, który posiada hamulec elektromagnetyczny – jego obecność sprawia, że wiatrak zwolni swą pracę w przypadku zbyt wysokich obrotów, co zapobiegnie również uszkodzeniom instalacji, w tym m.in. inwertera i wydłuży żywotność systemu.

Zagrożenie dla zwierząt

Wielkie turbiny, szczególnie te poziome, mogą stanowić zagrożenie dla zwierząt latających, w tym ptaków, czy owadów. W przypadku przydomowych wiatraków takie ryzyko jednak drastycznie spada ze względu na o wiele mniejszą rozpiętość śmigieł takich urządzeń oraz lokalizację samej instalacji, np. w miastach lub na wsiach. Przydomowe wiatraki zazwyczaj nie są montowane w obszarach przecinających szlaki migracyjne zwierząt czy zbyt blisko miejsc, gdzie żyją ich rzadkie gatunki.

Czy mieszkańcy Polski mogą liczyć na dotacje do przydomowych elektrowni wiatrowych?

Na ten moment w Polsce funkcjonują jedynie programy dotacyjne, które oferują wsparcie do zakupu turbin wiatrowych dla rolników oraz spółdzielni energetycznych, obejmujące dofinansowanie do instalacji powyżej 10 kW.

• Energia dla Wsi – rolnicy mogą uzyskać dofinansowanie na instalacje wiatrowe o mocy od 50 kW do 1 MW, a spółdzielnie na elektrownie o mocy od 10 kW do 10 MW (nabór trwa do 29.02.2024 r.),
• AgroEnergia – osoby fizyczne lub prawne będące właścicielami, lub dzierżawcami nieruchomości rolnych mogą uzyskać dotacje na instalacje wiatrowe o mocy większej niż 10 kW oraz nie większej niż 50 kW (nabór trwa do 30.09.2025 r.)

Obecnie nie ma aktywnego programu dotacyjnego, który oferowałyby dofinansowanie do elektrowni wiatrowych dla gospodarstw domowych, ale wiceprezes Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej (NFOŚiGW) Paweł Mirowski potwierdził, że planowane jest uruchomienie go jeszcze w 2024 roku. Nie jest wiadome, czy rząd zdecyduje się na rozszerzenie istniejącego już Mojego Prądu, czy powołanie nowego dedykowanego programu.

Chcesz wyposażyć swój dom w ekologiczne i ekonomiczne rozwiązania? Weź udział w spotkaniu z ekspertem Columbus i dowiedz się, jakie produkty będą najlepszym wyborem dla Twojego gospodarstwa domowego.