W połowie latach siedemdziesiątych ubiegłego stulecia rozpoczęto w Danii intensywne prace nad elektrowniami wiatrowymi.

W kolejnych dziesięcioleciach do dalszego rozwoju tych konstrukcji przyłączyło się wiele firm z różnych krajów. W efekcie można dzisiaj stwierdzić, że energetyka wiatrowa nie jest obecnie nową i słabo znaną dziedziną energetyki.

Ma ona za sobą ponad trzydziestoletnią historię rozwoju i przeszła od niewielkich, kilkudziesięciu kilowatowych pojedynczych instalacji do farm wiatrowych o mocach liczonych w dziesiątkach megawatów.

Historia rozwoju tych maszyn jest o tyle istotna, że w znacznej mierze determinuje ona sytuację inwestorów na polskim rynku. Inwestorzy zachodni w kolejnych latach instalowali elektrownie wiatrowe oferowane przez producentów. W konsekwencji istniejące instalacje złożone są z maszyn rożnej wielkości. W większości krajów, w których energetyka wiatrowa znacznie się rozwinęła, istnieją mechanizmy wspierania nowych inwestycji w tej dziedzinie. Wobec coraz większych trudności w pozyskaniu miejsc pod nowe instalacje, aktualni właściciele tak pojedynczych turbin, jak i farm wiatrowych oferują je do sprzedaży. Mają bowiem w planach zainwestowanie w nowe, większe turbiny i skorzystanie z istniejących form wspierania takich inwestycji. W ten sposób stworzony został dosyć interesujący rynek maszyn używanych.

Dla inwestorów

W konsekwencji można wyróżnić trzy możliwe rozwiązania dla inwestorów w Polsce. Pierwsze z nich to zbudowanie małej elektrowni wiatrowej. Są to tzw. elektrownie przydomowe. Zwykle są one budowane dla polepszenia bilansu energetycznego odbiorcy nie zaś dla komercyjnej produkcji energii lub też są to instalacje do zapewnienia energii dla małych obiektów poza siecią energetyczną. W takim wypadku są one zwykle skojarzone z innymi źródłami, np. panelami fotowoltaicznymi.

Drugie rozwiązanie to zastosowanie maszyn używanych, co wiąże się z niską ceną tych urządzeń wynikającą nie koniecznie ze stanu technicznego tych maszyn, lecz często uwarunkowań oferenta. Często oferent starając się o pozwolenie na budowę nowych maszyn musi w określonym terminie dokonać rozbiórki istniejącej elektrowni lub farmy.

Trzecim rozwiązaniem jest zakup nowych maszyn do komercyjnej produkcji energii. W tym przypadku mamy do czynienia zwykle z turbinami wiatrowymi o mocach od 1.5MW każda. Maszyny mniejszej mocy znikają z ofert producentów koncentrujących się na bardziej efektywnych maszynach wielomegawatowych

Energetyka zawodowa…

Do energetyki zawodowej zaliczamy siłownie w których zainstalowana moc wynosi min 100 kW. Przeglądając oferty czołowych producentów EW daje się zauważyć, że obecnie standardem stają się maszyny o mocy min 2000 kW. Dzieje się tak dlatego, iż im większą elektrownię zastosuje inwestor, tym niższe ma koszty wyprodukowania kWh energii z wiatru. Do drugiego segmentu zaliczamy małe elektrownie o umownej górnej granicy mocy wynoszącej 50 kW. Zadaniem energetyki zawodowej jest produkcja energii elektrycznej na skalę przemysłową. Siłownie tej mocy są zazwyczaj zintegrowane z ogólnokrajowym system energetycznym a ich konstrukcja i oprogramowanie są tak opracowane aby osiągnąć maksymalną sprawność przy dowolnej prędkości wiatru.

… i mała

Cele małej energetyki są nieco inne niż energetyki zawodowej, mimo że tutaj również chodzi o wytwarzanie energii. Celem inwestora nie jest jednak produkcja energii na sprzedaż, lecz głównie na potrzeby własne. Niezależnie od tego czy zastosuje on pompę wiatrową, sprężarkę wiatrową do napowietrzania, czy też elektrownię współpracującą (lub nie) z siecią energetyczną. Małe elektrownie wiatrowe budowane są przez inwestorów w dwóch zasadniczych przypadkach:

– Inwestor jest podłączony do sieci energetycznej, lecz pozytywnie oceniane przez niego warunki wiatrowe podsuwają mu pomysł wykorzystania ich do tego, by mniej płacić zakładowi energetycznemu.

– Inwestor chciałby zasilić w energię obiekt który znajduje się poza siecią energetyczną i nadzieja na podłączenie go do niej jest nikła bądź to ze względu na wysokie koszty, bądź na przeszkody formalnoprawne.

 

Mała energetyka wiatrowa

Z technicznego punktu widzenia, elektrownia wiatrowa pracująca na sieć energetyczną jest najprostszym i najtańszym rozwiązaniem. Jest to dla wielu potencjalnych inwestorów wielkim zaskoczeniem. Tymczasem mała elektrownia wiatrowa pracująca na sieć energetyczną, wyposażona jest zwykle w prosty, tani i bardzo niezawodny generator asynchroniczny. Generatorem tym jest zwykły handlowy silnik trójfazowy, jaki powszechnie jest stosowany w wielu urządzeniach, maszynach przemysłowych i maszynach gospodarstwa domowego. Rozpędzenie go do prędkości przewyższającej tę z jaką chce on obracać się jako silnik, powoduje oddawanie energii do sieci. Ta zasada produkcji energii, zresztą dość powszechnie stosowana w dużych EW, jest najważniejszą zaletą takiego sposobu produkcji energii elektrycznej. Drugą zaletą jest, że w chwili zaniku napięcia w sieci, generator ten przestaje odprowadzać prąd do sieci. To zaś bardzo upraszcza współpracę elektrowni z siecią. Trzecia wielka zaleta takiego rozwiązania, zwłaszcza dla elektrowni wiatrowej, wynika z faktu, że z technicznego punktu widzenia sieć energetyczna pełni rolę ogromnego akumulatora energii. Właściciel elektrowni uniezależniony jest od kaprysów wiatru. Gdy elektrownia rozwija moc wyższą niż pobiera z sieci jej właściciel, nadwyżka energii przekazywana jest do sieci. W przeciwnym razie niedobór energii uzupełniany jest z sieci.

Mała elektrownia wiatrowa

Elektrownia, by mieć prąd elektryczny

Omawiając elektrownię wiatrowe dla sieci wydzielonej trzeba na wstępie powiedzieć, że są to bardziej złożone maszyny, niż do współpracy z siecią energetyki zawodowej. Stosowane w nich generatory synchroniczne samowzbudne są znacznie droższe i bardziej zawodne od asynchronicznych generatorów elektrowni pracujących na sieć. Ponadto elektrownie takie dla zapewnienia ciągłości dostaw energii pracować muszą w całym złożonym systemie. System ten winien zawierać co najmniej:

elektrownię wiatrową

– baterię akumulatorów odpowiedniej wielkości

– regulator ładowania baterii

– przetwornicę napięcia stałego na zmienne, zwykle 230 V, 50 Hz

– oporowy odbiornik nadwyżki energii np. bojler lub grzejnik elektryczny

 

Mała turbina wiatrowa

Dla polepszenia całości systemu wskazane jest skojarzenie elektrowni wiatrowej z odpowiednio dobraną baterią ogniw fotowoltaicznych. Takie skojarzenie pozwala na wyrównanie dostaw energii w ciągu roku. W okresie letnim, gdy energia wiatru jest mniejsza, nadrobią to ogniwa fotowoltaiczne. Ponadto dobrze jest przewidzieć rezerwowe źródło zasilania w postaci automatycznie uruchomianego agregatu spalinowego. (…)

 

Elektrownie używane

Przedsięwzięcie takie polega zwykle na przeniesieniu instalacji z jednego miejsca np. Niemiec czy do Polski. W takim przypadku głównymi pobudkami inwestorów jest atrakcyjna cena oferowanych maszyn. Należy jednak pamiętać, że do podjęcia decyzji o zakupie takich maszyn nie wystarcza atrakcyjna cena oraz pozornie dobry stan urządzeń. Przy ocenie technicznej bezwzględnie należy posłużyć się zespołem ekspertów złożonym ze specjalistów różnych dziedzin. Powinni to być mechanicy, elektrycy i elektronicy oraz specjaliści od konstrukcji stalowych.

Elektrownia wiatrowa przy drodzePonadto sprawdzić należy bardzo istotny aspekt przedsięwzięcia, jakim jest dostępność serwisu i części zamiennych. Często jedną z głównych pobudek inwestora, by sprzedać posiadaną instalację jest brak na ich rynku sprawnego serwisu. Przyczyna takiego stanu często wynika z konsolidacji producentów elektrowni wiatrowych. Firmy które wchłonęły mniejszych producentów często nie chcą zajmować się maszynami wyprodukowanymi przez te firmy pod inną marką. Jeśli zakup realizowany jest przez firmę pośredniczącą, wówczas od pośrednika należy żądać zapewnienia serwisu i dostaw części zamiennych. W innym przypadku realizacja takiego przedsięwzięcia obarczona jest bardzo dużym ryzykiem niepowodzenia.

Kolejna sprawa, o której należy pamiętać, to potencjalnie problem z pozyskaniem źródeł finansowania takiego przedsięwzięcia. Banki są zwykle nieufne co do finansowania przedsięwzięć opartych na zastosowaniu używanych maszyn. Trudno jest im w takiej sytuacji ocenić poziom ryzyka przedsięwzięcia. W konsekwencji banki żądają wysokich zabezpieczeń dla udzielanego kredytu.

Nowe instalacje

Nowe instalacje oparte na dużych kilku megawatowych maszynach wymagają posiadania dość szczególnej wiedzy i doświadczenia. W szczególności, dbałości o prawidłową ocenę zasobów energii wiatru, co zaś wymaga co najmniej rocznych pomiarów wiatru w miejscu planowanej lokalizacji takiej siłowni. Przeprowadzenie takiej inwestycji to zwykle kilkuletni proces, z czego główną część stanowi ogólnie pojęte planowanie i organizacja. Najlepiej zadanie takie powierzyć specjalistycznej firmie, by zmniejszyć ryzyko uczenia się tej energetyki na własnych błędach.

Za i przeciw energetyce wiatrowej

Budowanie elektrowni wiatrowych ma rożny wpływ zarówno na środowisko naturalne jak i lokalną społeczność, w zależności od skali przedsięwzięcia. Wspólną jednak cechą tego rodzaju działalności jest formowanie się stron o przeciwstawnych poglądach, zwykle opartych o pogłoski i pospiesznie zebrane informacje. Można zatem wyliczyć zainteresowanych realizacją inwestycji w energetyce wiatrowej oraz przeciwników takich inwestycji.

 

Do zainteresowanych należą:

INWESTOR bo 1 MW elektrownia, to produkcja energii nawet w naszym ubogim regionie w wiatr to min. 2200 MWh/rok. Zatem przy cenie zielonej energii ok. 280zł netto/MWh,daje mu roczne przychody w wysokości min 620 000zł +VAT

GMINA bo 1 MW, to inwestycja min.1mln€ czyli ok. 4mln zł z czego zwykle 1/3 to podstawa do 2% podatku lokalnego.

ZAKŁADY ENERGETYCZNE bo produkcja 2200 MWh/rok pozwala im łatwiej wypełnić obowiązek pozyskania określonej ilości energii odnawialnej.

EKOLODZY bo 2200MWh energii odnawialnej to zmniejszenie emisji CO2 o 2780 ton, SO2 o 17,6 tony, NOx o13.2 tony, pyłów ok. 2 ton, żużli i popiołów o 154 tony

LOKALNI PODWYKONAWCY gdyż konieczne będzie wykonanie projektów, map, badań geologicznych, infrastruktury energetycznej, fundamentów, dróg dojazdowych, prac montażowych i transportowych

Sceptycznie patrzącymi na rozwój energetyki wiatrowej to:

EKOLODZY, ze względu na podnoszone przez niektórych zagrożenie dla ptaków wędrownych i wzbudzany hałas

URBANIŚCI, ze względu jak twierdzą na skażenie krajobrazu,

GÓRNICY, bo nieco zmniejsza to zapotrzebowanie na węgiel energetyczny.

 

Zdzisław Ząber

Cały artykuł – GLOBEnergia 4/2006