Troska o środowisko naturalne, a także stale rosnące koszty energii elektrycznej stają się coraz ważniejszymi aspektami życia wielu Polaków i Polek. W związku z tym coraz więcej osób zastanawia się nad inwestycją w odnawialne źródła energii. Najpopularniejszymi obecnie rozwiązaniami są panele fotowoltaiczne i elektrownie wiatrowe. Oba systemy pozwalają pozyskiwać energię elektryczną z odnawialnych źródeł energii, ale nie zawsze i nie wszędzie się sprawdzą.
Przeczytaj także:
- Prosument wirtualny od 2 lipca – kto nim będzie?
- Od kiedy będzie obowiązkowa fotowoltaika?
- Jak zabezpieczyć fotowoltaikę przed pożarem?
Jaka jest zasada działania turbiny wiatrowej?
Głównym elementem turbiny wiatrowej jest wirnik, który na swoich końcach ma zamontowane łopaty. Znajduje się on na szczycie wieży. Wysoka konstrukcja elektrowni wiatrowej jest projektowana tak, aby umożliwić dostęp do silniejszych prądów wiatrów, które są znajdują się na większych wysokościach. Dzięki zaawansowanym systemom sterowania, turbina wiatrowa jest w stanie obracać gondolę z wirnikiem w taki sposób, aby optymalnie wykorzystywać kierunek wiatru.
Gdy wiatr uderza w łopaty wirnika, jego ruch powoduje obracanie się wirnika, który jest połączony z prądnicą znajdującą się na gondoli. Proces ten generuje wirowanie cewki elektromagnetycznej w prądnicy, czego efektem jest produkcja prądu elektrycznego. Następnie wytworzona energia elektryczna jest przekształcana na prąd przemienny, gotowy do wykorzystania w gospodarstwach domowych i przemyśle.
Porównanie turbiny wiatrowej i instalacji fotowoltaicznej
Nie da się jednoznacznie określić, które rozwiązanie jest lepsze. Oba systemy pozwalają na ekologiczne produkowanie energii elektrycznej i obniżenie rachunków za prąd. Istnieje między nimi jednak kilka różnic, które mogą zaważyć na tym, które rozwiązanie wybrać. Trzeba przy tym uwzględnić kilka ważnych czynników.
Lokalizacja
Klimat na terenie Polski nie wszędzie jest taki sam, co ma bezpośredni wpływ na efektywność różnych źródeł energii odnawialnej. Północna część kraju, ze względu na swoje silniejsze wiatry, jest bardziej sprzyjającym regionem dla rozwoju energetyki wiatrowej. Instalacja turbin wiatrowych w tej części Polski może przynieść wyższą efektywność energetyczną dzięki lepszym warunkom wietrznym.
Z kolei południowa Polska, charakteryzująca się wyższym poziomem nasłonecznienia, stwarza korzystne warunki do montażu instalacji fotowoltaicznych. Większa liczba słonecznych dni przekłada się na wyższą produkcję energii z paneli słonecznych. Ponadto w gęsto zaludnionych aglomeracjach takich jak Śląsk występuje duża szorstkość terenu, sprzyja to spowalnianiu wiatru.
Większa liczba budynków sprawia, że wietrzność jest na niskim poziomie. Na dodatek montaż turbiny wiatrowej w takich miastach, nie tylko w południowej Polsce, ale także w centralnej, czy północnej, powinien być poprzedzony przynajmniej rocznym pomiarem wiatru na wysokości, na jakiej będą pracować łopatki wirnika.
Podsumowując, lokalizacja ma ogromne znaczenie przy wyborze odpowiedniego rozwiązania. Z pewnością na terenach gęsto zaludnionych i z dużą szorstkością terenu, jak np. Śląsk, możnaż elektrowni wiatrowej będzie mniej korzystny. Poprzez częstszą pracę w niższych zakresach prędkości turbiny wiatrowej nie uda się wygenerować tylko energii elektrycznej, co w przypadku fotowoltaiki. Trzeba wiedzieć, że moc turbiny wiatrowej podawana w kilowatach lub watach jest wytwarzana tylko i wyłącznie przy określonej prędkości wiatru — np. średnio 6 m/sek. W aglomeracji śląskiej, a szczególnie w tej gęsto zabudowanej części województwa prędkość wiatru rzadko przekracza 3 m/sek w skali roku.
Czas pracy i warunki atmosferyczne
Instalacje fotowoltaiczne osiągają swoją najwyższą efektywność w miesiącach wiosennych i letnich, kiedy dni są najdłuższe i nasłonecznienie jest najintensywniejsze. W ciągu dnia, szczególnie w godzinach południowych, moduły fotowoltaiczne są najbardziej wydajne, ponieważ wtedy promienie słoneczne padają na nie pod optymalnym kątem. Nocą panele fotowoltaiczne nie generują energii, a na dodatek ich wydajność może być znacznie ograniczona przez intensywne zachmurzenie w ciągu dnia.
Z kolei turbiny wiatrowe produkują więcej energii w miesiącach jesienno-zimowych, kiedy występują silniejsze wiatry. W przeciwieństwie do fotowoltaiki słoneczne dni nie są tak korzystne dla produkcji energii wiatrowej. Warto także dodać, że w przypadku bardzo silnych wiatrów, turbiny mogą być tymczasowo wyłączane w celu zapewnienia bezpieczeństwa. Należy jednak zauważyć, że elektrownie wiatrowe mogą pracować przez całą dobę, niezależnie od pory dnia.
Wydajność
Po raz kolejny ogromne znaczenie ma pogoda i lokalizacja. Jeśli przez cały dzień będzie słonecznie i bezwietrznie, to panele fotowoltaiczne będą w stanie wygenerować znacznie więcej energii elektrycznej niż przydomowy wiatrak. Ponadto fotowoltaika będzie generowała prąd również w wietrzne dni. Z kolei turbiny wiatrowe nie mogą pracować w bezwietrzne dni. Ich wydajność uzależniona jest od prędkości wiatru i tego, jak długo on wieje. W obecnych czasach, kiedy klimat się zmienia i nawet jesienią oraz zimą są dodatnie temperatury i słoneczne dni, a wiatru mało, fotowoltaika będzie lepszym rozwiązaniem. Niemniej jednak systemy, wiatrowy i słoneczny mogą się nawzajem uzupełniać.
Żywotność
Obie technologie charakteryzują się trwałością i żywotnością. Moduły fotowoltaiczne, mimo stopniowej utraty wydajności z upływem lat, mogą pracować przez okres około 25-30 lat i wciąż wytwarzać energię elektryczną. Turbiny wiatrowe również mogą pracować przez wiele lat, ale wymagają częstszej konserwacji i wymiany części. Z tego też względu można powiedzieć, że nie mają tak długiej żywotności, a ich utrzymanie będzie znacznie droższe.
Wymagania przestrzenne
Instalacje fotowoltaiczne zwykle montuje się na płaskich powierzchniach takich jak dachy lub grunty. Ważne jest, aby miejsce montażu było wolne od potencjalnych przeszkód, które mogłyby rzucać cień na panele. Oceniając estetykę, opinie są podzielone.
Turbiny wiatrowe umieszcza się zarówno na lądzie, jak i na morzu, gdzie brane są pod uwagę przede wszystkim lokalne warunki wietrzne. Zgodnie z zasadą 10H, minimalna odległość turbiny od budynków mieszkalnych powinna równać się dziesięciokrotności wysokości wiatraka.
Wpływ na środowisko
W porównaniu do tradycyjnych źródeł energii, systemy fotowoltaiczne i wiatrowe są bardziej przyjazne dla środowiska, gdyż nie wymagają spalania szkodliwych substancji do produkcji energii. Instalacje fotowoltaiczne, zazwyczaj nie stanowią zagrożenia dla fauny czy flory, a badania wskazują, że cień rzucany przez panele może korzystnie wpływać na wilgotność gleby, co jest korzystne dla niektórych upraw. Należy jednak zauważyć, że proces produkcji modułów fotowoltaicznych może wiązać się z generowaniem odpadów.
Turbiny wiatrowe, chociaż są efektywnym źródłem energii, generują znacznie większy hałas w porównaniu do cichych paneli fotowoltaicznych i mogą stanowić zagrożenie dla ptaków.
Możliwość rozbudowy
Rozbudowa instalacji fotowoltaicznej jest stosunkowo prosta. W miarę wzrostu zapotrzebowania na energię można zwiększyć moc instalacji poprzez montaż dodatkowych modułów. Z kolei elektrownie wiatrowe, zarówno te przemysłowe, jak i przydomowe, wymagają odpowiedniego rozmieszczenia i zabezpieczenia przed działaniem wiatru. Ich rozbudowa jest bardziej złożona i wymagająca niż w przypadku instalacji fotowoltaicznych.
Połączenie fotowoltaiki z turbiną wiatrową
Cały czas w przestrzeni publicznej trwa debata, które rozwiązanie jest lepsze. Warto jednak wspomnieć o tym, że turbiny wiatrowe i fotowoltaikę można połączyć. Różne okresy pracy o największej wydajności obu systemów pozwalają na wzajemne uzupełnianie się. Gwarantuje to dostęp do taniego prądu w różnych warunkach pogodowych oraz o różnych porach dnia i nocy. Wykorzystanie hybrydowego podejścia pozwala czerpać korzyści z najlepszych cech obu tych technologii i zapewnić sobie ciągły dostęp do czystej i ekologicznej energii elektrycznej.
Dodatkowo, korzyści z takiego połączenia wzrosły dzięki nowelizacji ustawy o odnawialnych źródłach energii, która wprowadziła możliwość stosowania cable pooling. Jest to rozwiązanie, które umożliwia zwiększenie potencjału wytwarzania energii elektrycznej przy niezmienionej mocy połączeniowej.
Turbina wiatrowa czy fotowoltaika?
Wybór między panelami fotowoltaicznymi a turbinami wiatrowymi jest uzależniony od wielu czynników. Wśród nich wymienić można położenie geograficzne, dostępność zasobów, budżet inwestycyjny oraz potrzeby energetyczne. Dla obszarów o wysokim nasłonecznieniu panele fotowoltaiczne będą zdecydowanie lepszym wyborem. Z kolei w miejscach z silnymi wiatrami elektrownia wiatrowa może okazać się bardziej efektywna.
Decyzja o wyborze jednego z tych rozwiązań powinna być dostosowana do indywidualnych potrzeb oraz warunków panujących na danym terenie. Niezależnie od wyboru, zarówno fotowoltaika, jak i turbiny wiatrowe przyczyniają się do redukcji emisji dwutlenku węgla i są krokiem w kierunku zrównoważonego wykorzystywania odnawialnych źródeł energii.
