Mikroelektrownie wiatrowe (moc poniżej 100 W)

Stosuje się do ładowania baterii akumulatorów stanowiących zasilanie obwodów wydzielonych. Takie elektrownie można wykorzystać do zasilania akumulatorów służących do oświetlenia części domu: pojedynczych lamp, poszczególnych pomieszczeń czy urządzeń.

Fot. Flickr

Małe siłownie wiatrowe (moc od 100 W do 50 kW)

Zasilają w energię elektryczną przede wszystkim gospodarstwa domowe. Najpopularniejsze są elektrownie 3-5 kW. Moc takich elektrowni, wspomagana energią zmagazynowaną w akumulatorach, wystarczy do zasilania oświetlenia, układów pompowych, sprzętu i urządzeń domowych. Póki co, ograniczeniem w stosowaniu akumulatorów jest ich koszt, po drugie szacuje się, że w Polsce na sezon zimowy (listopad-marzec) przypada 70 procent rocznej energii wiatrowej. Jeśli więc inwestor chciałby podjąć próbę uniezależnienia się od dostawców prądu, warto, by miał również inne źródło energii.

Duże elektrownie wiatrowe (powyżej 100 kW)

Stosowane są przede wszystkim do wytwarzania prądu, który sprzedawany jest do sieci elektroenergetycznej. Taka elektrownia musi spełniać szczegółowe wymagania lokalnego operatora sieci.

Osie obrotu

Kolejnym kryterium podziału elektrowni wiatrowych jest położenie osi obrotu wirnika, zgodnie z którym rozróżniamy dwa rodzaje elektrowni – z pionową i poziomą osią obrotu.

VAWT (ang. Vertical Axis Wind Turbines)

Popularnie znane jako turbiny wiatrowe pionowe. Prace nad turbinami wiatrowymi VAWT nie postępowały w takim tempie jak nad turbinami HAWT. Dlatego też turbiny z osią pionową to zaledwie 5 procent elektrowni wiatrowych obecnie stosowanych. A jednak dla przydomowych elektrowni wiatrowych jest to potencjalny i obiecujący kierunek rozwoju.

Turbiny o pionowej osi obrotu doskonale sprawdzają się w warunkach, gdzie wieją ekstremalnie silne wiatry. (górskie chaty, nadmorskie pensjonaty). Mało tego, dzięki nim osiągają o wiele lepsze parametry niż ma to miejsce w warunkach normalnych.

Zalety oraz wady silników wiatrowych z wirnikiem typu VAWT:

- jednakowa praca niezależna od kierunku wiatru – nie wymagają mechanizmu „ustawiania na wiatr”, a więc uproszczona konstrukcja mechaniczna oraz sterowanie;
- możliwość łatwego montażu na obiektach – nie jest konieczne budowanie wysokich masztów;
- możliwość montażu na dachach budynków, słupach, istniejących konstrukcjach masztów itp.;
- cicha praca – nawet przy maksymalnej prędkości obrotowej;
- odporność na silny wiatr – nie wymaga zatrzymania nawet przy wietrze o prędkości 40 m/s – kształt wirnika zapewnia aerodynamiczne ograniczenie prędkości obrotowej;
- odporność w warunkach zimowych na pokrycie szadzią, szronem czy lepkim śniegiem;
- dzięki niewielkiej średnicy i niskiej prędkości obrotowej, nie wymaga wirnika z tego powodu nie powoduje dużych niebezpiecznych drgań;
- możliwa jest konstrukcja przenośna dzięki łatwemu montażowi i demontażowi;
- stosunkowo niski koszt w porównaniu z klasycznym wiatrakiem o poziomej osi obrotu;
- niska sprawność, aby wytworzyć taką samą ilość energii, co tradycyjne turbiny wymagają znacznie większych gabarytów;
- ze względu na niewielką prędkość obrotową potrzebny jest generator wolnobieżny lub przekładnia, której zastosowanie zmniejsza dodatkowo sprawność urządzenia i przyczynia się do zwiększenia emisji hałasu.

Fot. Fotolia

HAWT (ang. Horizontal Axis Wind Turbines)

W tym wariancie turbina jest pozioma z klasycznym śmigłem i łopatami. Układy mogą być jedno-, dwu-, trój- oraz wielopłatowe. Największą popularnością – ponad 95 procent, cieszy się wirnik trójpłatowy, choć jego koszt i masa są większe niż w przypadku wirnika dwupłatowego. Wirnik dwupłatowy wymaga jednak większej prędkości obrotowej, aby uzyskać moc wyjściową porównywalną z maszyną trójpłatową. Istnieją także wirniki jednopłatowe, które są spotykane najrzadziej. Odnoszą się do nich te same wątpliwości co do konstrukcji dwupłatowych, z tym, że wymagają jeszcze większych prędkości obrotowych i są głośniejsze. Jedyną zaletą są niższe koszty.
W elektrowniach typu HAWT różne może być usytuowanie wirnika względem kierunku wiatru i masztu: dowietrzne (ang. up-wind) oraz odwietrzne (ang. down-wind).

Zalety i wady siłowni z wirnikiem typu HAWT

- mają wyższą sprawność od turbin o pionowej osi obrotu;
- duża sprawność wykorzystania energii wiatru;
- wysoki poziom emitowanego hałasu ze względu na wysoką prędkość obrotową;
- wymagają mechanizmu, który przy bardzo silnym wietrze ogranicza obroty turbiny;
- wymagają mechanizmu „naprowadzania na wiatr”;
- w przypadku umieszczenia generatora w gondoli wymagają zastosowania połączeń ślizgowych.