Veterné turbíny sa v posledných rokoch čoraz častejšie objavujú aj pri rodinných domoch, firmách či výrobných areáloch. Mnohí investori však očakávajú, že veterná turbína bude fungovať podobne ako fotovoltaika – nainštaluje sa a začne automaticky vyrábať elektrickú energiu.
Realita je odlišná.
Veterná turbína je aerodynamické zariadenie, ktorého výkon nie je daný len jej menovitým výkonom, ale predovšetkým konkrétnymi podmienkami miesta inštalácie. Správny návrh preto rozhoduje o tom, či bude systém ekonomicky efektívny, alebo bude produkcia elektriny výrazne nižšia, než sa očakávalo.
Vietor – základ každého projektu
Najdôležitejším parametrom pri návrhu veternej turbíny nie je samotná turbína, ale vietor. Rozhodujúca nie je okamžitá rýchlosť vetra pri zemi, ktorú vníma človek, ale dlhodobý veterný profil vo výške budúceho rotora, teda približne 10 až 30 metrov nad terénom.
Pri veterných turbínach platí zásadný fyzikálny zákon – výkon rastie s treťou mocninou rýchlosti vetra. To znamená, že aj malý rozdiel v rýchlosti vetra má dramatický vplyv na výrobu elektrickej energie.
Približné hodnoty:
-
pod 3 m/s – výroba je prakticky zanedbateľná
-
4 m/s – hranične použiteľné
-
5 m/s – vhodné podmienky
-
nad 6 m/s – veľmi dobré podmienky
Z tohto dôvodu môže turbína umiestnená na správnom mieste vyrobiť niekoľkonásobne viac energie než rovnaká turbína na nevhodnej lokalite.
Správne umiestnenie je kľúčové
Najčastejšou chybou pri realizácii je montáž turbíny na strechu objektu. Budovy totiž vytvárajú silnú turbulenciu, ktorá výrazne znižuje účinnosť a zároveň zvyšuje mechanické namáhanie zariadenia.
Základné pravidlo pre umiestnenie turbíny:
Rotor musí byť minimálne 10 metrov nad najvyššou prekážkou v okruhu približne 100 metrov.
Prekážkami sú domy, stromy, haly alebo lesné porasty. Nedodržanie tohto pravidla môže znížiť ročnú výrobu energie až o desiatky percent a výrazne skracuje životnosť ložísk a generátora.
Výber typu turbíny
Pri návrhu je potrebné zvoliť vhodný typ veternej turbíny podľa charakteru prostredia.
Horizontálne turbíny (vrtuľové)
Majú najvyššiu účinnosť a výkon, ale vyžadujú stabilný a laminárny vietor a väčšinou aj vyšší stožiar.
Vertikálne turbíny (typ H)
Sú odolnejšie voči turbulenciám, pracujú stabilnejšie v zastavaných oblastiach a sú vhodné pre priemyselné objekty, logistické areály či firemné prevádzky.
V podmienkach strednej Európy často dosahujú vertikálne turbíny vyšší reálny ročný výnos, pretože dokážu pracovať aj v premenlivom a nárazovom vetre.
Stožiar, základy a mechanická stabilita
Veterná turbína je dynamicky namáhané zariadenie. Pri návrhu je potrebné zohľadniť rezonanciu stožiara, vlastné frekvencie konštrukcie a dynamické kmity spôsobené vetrom.
Nevhodne navrhnutý stožiar môže viesť k:
-
nadmerným vibráciám
-
poškodeniu ložísk
-
zničeniu generátora
Preto je nutný správny betónový základ, uzemnenie a ochrana pred bleskom.
Elektrická časť systému
Na rozdiel od fotovoltaiky veterná turbína negeneruje stabilné napätie. Napätie aj frekvencia sa menia podľa rýchlosti vetra, preto systém musí obsahovať riadiacu a ochrannú elektroniku.
Súčasťou systému sú:
-
usmerňovač
-
regulátor nabíjania
-
brzdný (dump) odpor
-
menič napätia
-
ochrany proti prepätiu
Brzdný odpor je zásadný bezpečnostný prvok – pri odpojení odberu musí turbína energiu bezpečne odviesť, inak hrozí jej mechanické poškodenie.
Údržba a servis
Veterná turbína nie je bezúdržbové zariadenie. Minimálne raz ročne je potrebné vykonať servisnú kontrolu:
-
kontrola ložísk
-
dotiahnutie spojov
-
meranie izolácie generátora
-
kontrola bŕzd a regulácie
Pravidelná údržba zásadne predlžuje životnosť zariadenia a zabezpečuje stabilnú výrobu elektriny.
Záver
Veterná turbína môže byť veľmi efektívnym zdrojom obnoviteľnej energie, ale iba v prípade správneho návrhu. Najdôležitejším faktorom nie je výkon uvedený v katalógu, ale kvalita veterných podmienok a odborné posúdenie konkrétnej lokality.
Spoločnosť REFLOW SK preto realizuje návrh veterných systémov komplexne – od merania veterných pomerov a analýzy lokality až po dodanie technológie, inštaláciu a servis.
Správne navrhnutý systém dokáže dlhodobo znižovať náklady na elektrickú energiu a zároveň zvyšovať energetickú nezávislosť prevádzky.