Větrná elektrárna v podmínkách ČR
Točí se, ale vyrábí?
Nabídka je bohatá a zdá se, že si na chalupu, nebo rodinný dům stačí za pár tisíc korun koupit vlastní větrnou elektrárničku a můžeme stříhat kabely od rozvaděče distributora elektřiny. Pro nás suchozemce, stát v obklíčení kopců a hor však podmínky pro smysluplné vytěžování větrné energie nejsou zrovna ideální.
Otázka, která by měla padnout dříve, než koupíte větrnou elektrárnu je: Máte vhodné podmínky pro provoz větrné turbíny?
Česká republika není přímořským státem, naše hory nejsou velehory, a rozsáhlá planina bez civilizace nám taky příliš nehrozí. Pravdou je, že žijeme v kopcovité, člověkem obhospodařované krajině se spoustou překážek. Za každou překážkou se tvoří turbulence, vznikají víry, narůstá chaos a nepředvídatelnost v proudění vzduchu. Jaké jsou tedy ideální podmínky k umístění větrné turbíny?
Především stabilní vítr. Nesmí jít o nárazový vítr, kdy je chvíli fičák a v druhém okamžiku se na stromě nepohne ani list. Ideální, když stále fouká. Důvodem, proč jsou velké větrné elektrárny tak vysoké, je hlavně stabilita větru ve vyšších polohách nad terénem. Ve takové výšce terénní překážky přestávají hrát roli v proudění vzduchu. Do rovnice proudění vzduchu těsně nad povrchem přispívají i tepelné rozdíly ve schopnosti akumulace a vydávání tepla různými povrchy. U nás je na, rozdíl od pobřežních oblastí, tento jev zanedbatelný.
Neměnný směr větru, nebo pomalu se měnící. Všesměrovým lopatkám změna větru vadí méně, jenom přibrzdí. Vrtulové se musejí pokaždé přenastavit kolmo na směr větru a opětovně se roztočit. To je ztráta času a tudíž i vyrobené energie.
Lineární proudění vzduchu. Turbulence, víry a nepředvídatelné veletoče větru nemohou účinně pohánět větrnou turbínu. Ideální, ale nemožné je proto proudění kolmé na stožár větrníku.
Rychlé proudění. Pro vysoký výkon jasná nutnost. Když se nebude masa plynů v atmosféře posunovat dostatečně rychle, nebude výkon.
Chci koupit větrnou elektrárnu
Pokud uvažujete o koupi malé domácí elektrárny a právě brousíte po internetu, zjistili jste, že výkonově slušná větrná elektrárna se dá pořídit do deseti tisíc. Teď zbystřete! Mnoho prodejců neudává informace, při jakých podmínkách je tento výkon dosažitelný. Takže pravděpodobně zažijete nemilé překvapení.
Pokud v popisku najdete nějaké údaje, jsou to:
Jmenovitý výkon = maximální výkon elektrárny při normálních provozních podmínkách.
Jmenovitá rychlost větru – při dosažení větrná turbína začne dodávat deklarovaný jmenovitý výkon
Minimální rychlost větru – turbína se točí, generátor začíná dodávat energii. Jenže
Pro celkovou orientaci v názvosloví je skvělou pomůckou terminologický slovník
Příklad zakoupené turbíny:
Jeden příklad za všechny. Koupím vrtulovou větrnou turbínu s jmenovitým výkonem 1000W, jmenovitou rychlostí 13 m/s, a minimální (startovací) rychlostí větru 5m/s, napětím 24VDC.
Co říkají parametry?
Elektrárna se při stabilním větru 5 m/s začne točit spolu s generátorem. Vsuvka: Typická průměrná rychlost větru na našem území ve výšce 10 m se pohybuje okolo 3–3,5 m/s. Bez zatížení se točí. Pokud na generátor připojím spotřebič, začne tato zátěž „brzdit“ generátor. Vrtule se znatelně zpomalí, nebo úplně zastaví. Se vzrůstající rychlostí větru bude stoupat výroba, pokud dokud bude vítr stabilní.
Až při rychlosti 13 m/s bych se měl dočkat výroby 1000 Wattů. Jenže, kdy jste naposledy zažili stabilní vítr o této rychlosti? Definice podle Beaufortovy stupnice: Silný vítr = Pohybuje silnějšími větvemi, telegrafní dráty sviští, používání deštníku se stává obtížným.
Opravdu solidní nabídka větrné turbíny by měla obsahovat výkonový graf v závislosti na rychlosti větru. I tak, je nutné si uvědomit, že tento graf byl určitě získaný ve větrném tunelu při stabilním lineárním proudění. Taktéž je důležité, zda jde o výkon samotného rotoru větrné turbíny, nebo výkon elektrický, tedy větrník včetně ztrát na převodech a samotném generátoru.
Závěr
Pokud chcete začít experimentovat, nebo se rovnou dát do stavby větrné turbíny, je všesměrová ideální příležitostí díky své jednoduchosti. Vždyť nejjednodušší verzí jsou dva rozříznuté plastové sudy spojené hranami k sobě ve dvou řadách nad sebou:
Rozhodně je zajímavé začít si s energií větru. Bohužel, míst vhodných k dobrému využití není v ČR mnoho. Vyšší elektrický výkon větrné elektrárny je vykoupený většími rozměry větrníku.
Jsem přesvědčený, že kvalitní výrobek prodávaný v ČR respektuje místní podmínky daleko spíše, než universální internacionálví výrobek. Proto bych se obával koupit modely vyrobené v zahraničí s parametry, mírně řečeno, idealizovanými a vhodnými pro použití na pobřeží Atlantského oceánu. Solidní nabídka by měla popisovat všechny potřebné parametry a předevšít být určená pro naše území.