Myšlienka využitia sily vetra – energie ktorú máme k dispozícii takpovediac zadarmo – je veľmi lákavá a v poslednom čase sa zvyšuje počet domácich „kutilov“, alebo aj oficiálnych výrobcov malých veterných turbín. Čo všetko treba pri konštrukcii, alebo kúpe malej veternej turbíny zohľadniť, aby bol jej výkon užitočný a aký je skutočný prínos malých veterných turbín sme sa spýtali Ing. Mareka Pípu, PhD. z Ústavu elektroenergetiky a aplikovanej elektrotechniky STU v Bratislave.
Pri uvažovaní o inštalácii malej veternej turbíny treba pre danú lokalitu zohľadniť rozsah rýchlostí vetra, pričom z pohľadu turbíny môžeme hovoriť o počiatočnej rýchlosti vetra – pri ktorej sa roztočí, no nemusí dodávať prakticky žiaden výkon – energia vetra práve kryje straty mechanizmu turbíny. Výkon turbíny ďalej narastá s treťou mocninou rýchlosti vetra. Nominálny výkon deklaruje výrobca pre konkrétnu rýchlosť vetra. Ešte existuje aj maximálna rýchlosť vetra, ktorá nesmie byť presiahnutá, nakoľko by vzniklo riziko mechanického preťaženia elektrárne. Pre účel ochrany elektrárne pred mechanickým preťažením sa aplikujú rôzne zariadenia a funkčné súčasti, ktoré majú za úlohu zmeniť uhol nábehu vetra na listy turbíny, čím sa znižuje mechanický výkon dodávaný turbíne – tieto fungujú na princípe rôznych kombinácií pružín a pák buď priamo na hriadeľoch listov turbíny v rotore, alebo na nosníku smerovky, prípadne na kĺbe konca stožiaru, kde je turbína ukotvená. V prípade veľkých turbín sa podľa veľkosti používajú servo pohony – elektromotor s prevodovkou, alebo hydraulické piesty, ktoré natáčajú listy rotora v závislosti požiadavky algorytmu riadiacej jednotky, ktorá funguje na princípe riadenia v závislosti od rýchlosti vetra meranej anemometrom. V prípade neprípustných rýchlostí vetra sa listy rotora nastavia do smeru vetra a elektráreň sa odstaví.
Treba preto záujemcov o svojpomocnú stavbu veterných elektrární – najmä rýchlobežných (s malým počtom listov) – vystríhať pred nebezpečenstvom z možného ohrozenia okolia a najmä osôb, lietajúcimi kusmi ich neatestovaného zariadenia. Určite by nikoho nepotešilo, ak by v horšom prípade prišiel niekto o život.
Je možné inštalovať malú veternú turbínu kdekoľvek, tam, kde sú dobré veterné podmienky? Povedzme v zástavbe rodinných domov, alebo na streche výškovej budovy?
Ak chcete kúpiť veternú turbínu, treba zvážiť, či ju vôbec budete môcť v danej lokalite inštalovať. Hlavne malé turbíny s horizontálnou osou otáčania rotora a malým počtom listov sú zvyčajne relatívne hlučné. Na Slovensku treba mať ošetrené umiestnenie zariadenia z pohľadu stavebného zákona – preto v radovej zástavbe alebo na streche paneláku by som nad tým vôbec neuvažoval. Umiestniť elektráreň na konštrukciu iného objektu – ktorý nebol pre takúto aplikáciu projektovaný, by som neriskoval už len z dôvodu nepríjemného šírenia sa kmitov do stavebnej konštrukcie, ktorá ako ozvučnica môže tieto neustále meniace sa frekvencie zosilňovať. Aby bolo zariadenie účinné, treba ho vhodne umiestniť – napríklad na stožiar – vo výške, v ktorej nebude v zákryte vysokých predmetov (budovy, stromy a pod.).
Aký je skutočný výkon malých veterných turbín vo využití v slovenských podmienkach?
Skutočný výkon MVTE bude veľmi individuálne ovplyvnený mnohými faktormi, a nie je jednoduché ich tu v jednoduchosti generalizovať. Najväčším problémom využiteľnosti veternej energie je jej premenlivosť – zlá predikcia výroby energie – neviete presne kedy začne vietor fúkať, ako dlho bude fúkať, ako intenzívne a kedy presiahne využiteľný interval svojej rýchlosti vzhľadom na zariadenie turbíny. Keďže sme si zvykli spotrebu energií časovo neobmedzovať, je ju problém nalinkovať s tak premenlivou výrobou. Ako riešenie sa ponúkajú dve alternatívy (prípadne ich kombinácie) – jednou je využitie získanej energie v čase jej dostupnosti na krytie napájania aplikácie, v ktorej sa naakumuluje v budúcnosti požadovaná energia – napríklad čerpanie vody, ohrev teplej pitnej vody, vykurovanie – napríklad zásobník tepla, stláčanie vzduchu kompresorom do vzdušníka a podobne. Druhou možnosťou je akumulácia v elektrochemických článkoch (nabíjanie veľkokapacitných akumulátorov a ich následné vybíjanie cez invertor do pripojenej záťaže v okamihu potreby), ktoré za posledné obdobie podstatne zlacneli a znižovanie cien je naďalej avizované. Najrozumnejšie je kombinovať spomínanú akumuláciu do rôznych médií s elektrickou a ešte rozumnejšie je skombinovať systém MVTE s fotovoltaickou elektrárňou a teplovodnými solárnymi kolektormi. Vychádzame pritom zo známeho faktu, že „keď svieti slnko, tak nefúka“ a naopak.
Určite som ale názoru, že každá energia vyrobená z obnoviteľných zdrojov energie je plusom pre životné prostredie a každá možnosť, ako ho chrániť je vítaná.
Informácie poskytol: Ing. Marek Pípa, PhD., STU Bratislava
Spracovala: Barbora Hrvolová, NCP VaT pri CVTI SR
Ilustračné foto: Pixabay.com
Uverejnila: ZVČ