Jak oszacować, ile prądu wygeneruje mała turbina? Sprawdzamy kalkulator Mojej Elektrowni Wiatrowej

Na stronie programu Moja Elektrownia Wiatrowa możemy znaleźć kalkulator, który ma w kilka minut i w paru prostych krokach pozwolić nam obliczyć, ile energii możemy się spodziewać po zainstalowanej przy domu małej turbinie wiatrowej, jakie wsparcie oferuje nam program i jaki będzie czas zwrotu inwestycji. Jest tylko jeden mały problem – kalkulator wymaga od nas podania szacowanego rocznego uzysku energii z jednej kilowatogodziny mocy zainstalowanej elektrowni. Czy da się go oszacować?

Obliczenia są tak dobre, jak dane, które mamy

Kalkulator na stronie mojaelektrowniawiatrowa.gov.pl umożliwia obliczenie efektów energetycznych, ekonomicznych i ekologicznych inwestycji w małą turbinę wiatrową. Po wpisaniu odpowiednich danych dostajemy informację na temat:

• szacowanego rocznego uzysku energii elektrycznej z turbiny wiatrowej,
• szacowanej rocznej oszczędności kosztów energii elektrycznej,
• szacowanego czasu zwrotu inwestycji (bez uwzględnienia dotacji i z jej uwzględnieniem)
• szacowanej wartości dofinansowania na magazyn energii i/lub turbinę wiatrową.

Algorytm oblicza te wartości na podstawie podawanych przez użytkownika danych:

• mocy turbiny wiatrowej,
• kosztu turbiny i/lub magazynu energii,
• kosztu energii elektrycznej pobranej z sieci elektroenergetycznej,
• pojemności magazynu energii.

Wartości te są łatwe do oszacowania na podstawie własnego doświadczenia i danych dostępnych w internecie lub literaturze. Najwięcej problemów przysparza jedna wielkość, wymagana do przeprowadzenia obliczeń: uśredniony przewidywany roczny uzysk energii z 1 kW zainstalowanej turbiny wiatrowej (kWh/1kW). 

Jest to parametr, który zależy od prędkości wiatru w danej lokalizacji i wybranej turbiny, dlatego nie da się go oszacować na podstawie cenników producentów czy książek. NFOŚiGW proponuje szacunkowe wartości, które należy przyjąć w zależności od tego, czy warunki wiatrowe w danym miejscu są słabe średnie i dobre.

Niestety trudno znaleźć informację, co kryje się za pojęciem słabe, średnie i dobre warunki atmosferyczno-geograficzne. Jak więc można oszacować, ile mniej więcej energii wyprodukuje rocznie wybrana przez nas turbina?

Najlepsze pomiary!

Najlepszą i jedyną wiarygodną metodą sprawdzenia, jak mała turbina wiatrowa sprawdzi się w naszym miejscu zamieszkania, jest wykonanie pomiarów wietrzności. Są one jednak długotrwałe (najlepiej rok) i jeśli wiatr okaże się niewystarczający, koszty pomiarów nie będą miały szansy się zwrócić.

Czy są jednak metody przybliżonego i szacunkowego obliczenia, jak dużo (lub jak mało) prądu wygeneruje mała turbina wiatrowa, której instalację rozważamy na podwórku?

Szacunki i założenia

Aby oszacować produkcję energii z turbiny należy wziąć pod uwagę prędkość wiatru na określonej wysokości oraz charakterystykę pracy wybranego urządzenia.

W TAKI SPOSÓB MOŻNA WSTĘPNIE OSZACOWAĆ JEDNOSTKOWY UZYSK Z TURBINY.
PRZYKŁAD OBLICZEŃ ZAMIEŚCILIŚMY W DALSZEJ CZĘŚCI TEKSTU

Prędkość wiatru

W celach poglądowych można oszacować prędkość wiatru na podstawie dostępnych w internecie map wietrzności. NFOŚiGW na stronie Mojej Elektrowni Wiatrowej zaproponował wykorzystanie portalu Global Wind Atlas, więc to z tego źródła skorzystaliśmy przy naszych obliczeniach. Należy brać jednak pod uwagę, że dane pozyskane w ten sposób nie zastępują pomiarów wietrzności, nie są do końca wiarygodne i mogą różnić się od rzeczywistych warunków, nawet w znacznym stopniu.

W przypadku naszych szacunków przyjęliśmy, że przykładowa losowo wybrana turbina o mocy 5 kW będzie pracować na wysokości 10 m w pobliżu siedziby naszej redakcji. W serwisie Global Wind Atlas wybraliśmy więc odpowiedni adres, klikając na mapę, oraz odpowiednią wysokość – 10 m. Bardzo ważne jest poprawne zaznaczenie wysokości – wyżej wiatr wieje silniej i wyniki będą znacznie zawyżone. Średnia prędkość wiatru, którą odczytaliśmy to 2,5 m/s.

Moc osiągana przez turbinę

Moc, jaką osiąga turbina, zależy od prędkości wiatru. Model, który wzięliśmy pod uwagę, znamionową moc 5 kW osiąga dopiero przy wietrze wiejącym z prędkością 11 m/s. Z udostępnionej przez producenta krzywej mocy, odczytaliśmy wartość mocy, na jaką możemy liczyć w przypadku wiatru wiejącego ze średnią prędkością wiatru dla naszej lokalizacji (2,5 m/s). W przypadku wybranego przez nas urządzenia osiągalna moc to 0,15 kW.

W kalkulatorze musimy podać moc osiąganą przez jeden kilowat znamionowej mocy turbiny. W tym celu podzieliliśmy odczytaną z wykresu wartość przez 5 (rozważamy turbinę o mocy 5 kW). Po wykonaniu prostych obliczeń otrzymaliśmy wynik 0,03 kW mocy osiąganej na każdy kilowat mocy znamionowej (0,15/5=0,03). Ostatnim krokiem obliczeń jest oszacowanie ilości energii, jaką rocznie wyprodukuje jeden kilowat turbiny. Pomnożyliśmy więc wartość 0,03 przez liczbę godzin w roku, czyli 8760. Na tym etapie zakończyliśmy obliczenia: nasza turbina wyprodukuje w przyjętych warunkach 263 kWh energii elektrycznej rocznie na każdy kilowat mocy zainstalowanej. Tę wartość możemy już wpisać do kalkulatora.

SZACUNKI DLA TURBINY WIATROWEJ O MOCY 5 KW NA WYSOKOŚCI 10 M DZIAŁAJĄCEJ W POBLIŻU SIEDZIBY REDAKCJI GLOBENERGIA.

Słabe czy dobre warunki?

Według naszych obliczeń wartość uśrednionego przewidywanego rocznego uzysku energii z 1 kW zainstalowanej turbiny wiatrowej to 263 kWh. Na stronie programu Moja Elektrownia Wiatrowa uzysk energii w słabych warunkach atmosferyczno-geograficznych szacowany jest jako 1000 kWh. Widać więc wyraźnie, że w przypadkowej lokalizacji uzysk jest znacznie mniejszy, niż przewiduje to NFOŚiGW.

W naszym przypadku, po wykonaniu obliczeń na stronie mojaelektrowniawiatrowa.gov.pl, okazało się, że inwestycja w wybraną przez nas turbinę zwróci się po kilkudziesięciu latach (jeśli nie otrzymamy dotacji) lub po kilkunastu (jeśli ją otrzymamy).

Wykonane przez nas obliczenia są szacunkowe, a tok rozumowania, jaki przedstawiliśmy, jest uproszczony. Takie przybliżenia nie zastąpią rzetelnie wykonanych, długotrwałych pomiarów wietrzności. Mogą jednak pokazać, że nie we wszystkich miejscach mała turbina wiatrowa ma sens ekonomiczny, nawet jeśli otrzymamy dofinansowanie. Warto więc przeprowadzić choćby podobną, prostą analizę, żeby przekonać się, czy myślenie o inwestycji w małą elektrownię wiatrową na własnej posesji jest uzasadnione, czy należy potraktować je tylko jako ciekawostkę.

Źródło: VIDEOBLOG