Turbiny wiatrowe mogą być doskonałym uzupełnieniem domowych instalacji energii odnawialnej, ponieważ świetnie się uzupełniają z produkcją energii ze słońca.
Domowe turbiny wiatrowe mogą mieć moc od 400 W do nawet 20 kW przy czym wielkość i rodzaj zastosowanej turbiny wiatrowej powinna zależeć od mocy przyłączeniowej nieruchomości oraz od ilości energii elektrycznej niezbędnej do zasilenia nieruchomości.
W ostatnim czasie pojawił się nowy program dofinansowania projektów związanych z budową przydomowych turbin wiatrowych o nazwie „Mój wiatrak”. Warunki tego programu można znaleźć tutaj ->>> Moja elektrownia wiatrowa <<<-.
Ponieważ budowa przydomowej turbiny wiatrowej jest dużym przedsięwzięciem, które najczęściej wiąże się z uzyskaniem pozwolenia na budowę, dlatego warto dobrze przygotować się do jego realizacji.
Zwykle pierwszym krokiem w takich przygotowaniach jest przeprowadzenie testów lokalizacyjnych, które polegają na postawieniu stacji meteorologicznej w miejscu planowanego montażu turbiny wiatrowej. Stacja meteorologiczna na przestrzeni najczęściej kilku/kilkunastu miesięcy rejestruje parametry związanie z prędkością wiatru mierzonej na określonej wysokości.
Wydajność turbin wiatrowych zależy od następujących czynników:
– prędkość wiatru (w największym stopniu)
– wysokości posadowienia (ma decydujący wpływ na prędkość wiatru),
– pola powierzchni roboczej turbiny, wyznaczonej przez skrzydła turbiny
– gęstości powietrza, napierającego na skrzydła turbiny wiatrowej
– ukształtowania terenu – uzyski turbiny wiatrowej uzależnione os od wielu parametrów, w szczególności bardzo duży wpływ na nie ma ukształtowanie terenu (które może ograniczać prędkość wiatru, jak na przykład okoliczne budynki, drzewa, czy lokalizacja w niecce).
Ponadto duże znaczenie na osiągane uzyski ma również rodzaj turbiny, w szczególności na rynku dostępne są:
-> turbiny poziome – łopatki turbiny obracają się wokół osi poziomej (w stosunku do poziomu ziemi). Napędza je wiatr, który oddziaływuje na łopatki od czoła, wprowadzając je w ruch. Turbiny poziome mogą mieć zdecydowanie większe moce niż turbiny pionowe.
-> turbiny pionowe – łopatki turbiny obracają się wokół pionowej osi obrotu bez względu na to, z której strony wieje wiatr. Turbiny pionowe generują mniejszy hałas w stosunku do turbin poziomych i zwykle startują z produkcją energii elektrycznej przy niższej prędkości wiatru.
Przy podobnych warunkach wiatrowych można się spodziewać, że turbiny poziome będą uzyskiwały wyższe wydajności (będą generowały więcej energii elektrycznej).
Poniższe filmy pokazują uzyski osiągane przez turbiny wiatrowe przy prędkości wiatru wynoszącej ok. 3 m/s.
Turbina wiatrowa pionowa – moc chwilowa ok. 60 W
Turbina wiatrowa pozioma – moc chwilowa ok. 200 W
Poniższy kalkulator umożliwia przeprowadzenie obliczeń wydajności turbiny wiatrowej w zależności od różnych parametrów pracy oraz jej lokalizacji:
Na rynku dostępne są trzy główne rodzaje systemów turbin, które można obsłużyć na rynku krajowym:
-> Montowane na dachu – zaletą jest najczęściej brak konieczności uzyskania pozwolenia na budowę, ale na pewno niezbędne jest wykonanie obliczeń dynamicznych układu, potwierdzające możliwość jej bezpiecznej zabudowy na budynku. Zaletą takiego systemu jest to, że turbina wiatrowa może dostarczać energię elektryczną bezpośrednio do nieruchomości na której jest zabudowana. Przy czym turbiny wiatrowe montowane na dachu mają zazwyczaj stosunkowo małą moc (do kilku kW, przy nieruchomościach komercyjnych do kilkunastu kW) i dlatego mogą występować ograniczenia w zakresie ilości generowanej przez nie energii elektrycznej.
-> Turbiny wolnostojące – montowane są najczęściej na słupach i oczywiście będą one bardziej wydajne, gdy zostaną zlokalizowane na szczycie wzgórza (z dala od przeszkód i ewentualnych turbulencji). Słupy takich turbin zwykle wymagają wykonania solidnego fundamentu betonowego. Wolnostojące turbiny wiatrowe generują więcej energii od tych montowanych na dachu, gdyż nie mają ograniczeń co do wysokości ich posadowienia (uwzględniając warunki WZZiT dla danej lokalizacji).
-> Mikroturbiny domowe – turbiny montowane na dachach budynków (najczęściej o mocy do 1 kW), które mogą pracować w układzie ładowania banków akumulatorów i w takim przypadku niezbędny będzie zastosowanie przetwornicy do zamiany prądu przemiennego na prąd stały.
W praktyce możliwe jest również wykorzystanie falowników fotowoltaicznych do zarządzania pracą turbiny wiatrowej, przez podłączenie jej do wejść DC falownika (trakerów). Przy czym większość turbin wiatrowych o małej mocy (do 20 kW) generuje napięcie DC o wartości poniżej 100 V. W takich przypadkach niezbędne jest zastosowanie specjalnych przetwornic DC/DC, które pozwalają na podniesienie napięcia do poziomu wymaganego przez falownik fotowoltaiczny (najczęściej rzędu 400-700 V). Często producenci falowników fotowoltaicznych przeznaczają specjalnie przygotowany tracker do podłączenia turbiny fotowoltaicznej. Dlatego ważne jest, aby upewnić się u producenta falownika fotowoltaicznego, że może on współpracować z turbinami wiatrowymi i że sam falownik wyposażony jest w oprogramowanie umożliwiające współpracę z turbinami wiatrowymi.
Dodatkowo falownik fotowoltaiczny musi być dopasowany do specyfiki pracy turbiny wiatrowej, w szczególności musi być wyłączny tryb odliczania czasu przyłączenia do sieci w sytuacjach awaryjnych. Osobną kwestią jest możliwość przekroczenia przez przetwornicę dopuszczalnego napięcia DC, które jest podłączane trakerów falownika (na przykład w sytuacji uszkodzenia hamulca turbiny wiatrowej).
