Turbiny wiatrowe czy fotowoltaika – co wybrać?

Wiele osób stoi przed wyborem – turbiny wiatrowe czy fotowoltaika? Decyzja o tym, jakie źródła energii będą najbardziej odpowiednie dla naszego gospodarstwa domowego lub przedsiębiorstwa wymaga dokładnej analizy. W Polsce obecnie trochę większą popularnością cieszy się fotowoltaika, jednak energia wiatrowa również zaczyna być dostrzegana i traktowana jako poważna konkurencja. Która opcja jest więc korzystniejsza – elektrownia wiatrowa, czy może słoneczna? 

1. Zasady działania turbin wiatrowych i fotowoltaiki 

Żeby móc świadomie zdecydować jaka opcja jest dla nas najlepsza, trzeba najpierw zrozumieć, jak działają obie metody. Po pierwsze – turbiny wiatrowe. Proces ich działania nie jest szczególnie skomplikowany. Na łopatkach turbiny zachodzi konwersja energii kinetycznej wiatru na mechaniczną, która kolejno przekazywana jest do generatora. Ujmując to jeszcze prościej, energia wiatru zamienia się na energię elektryczną. Wirnik przeważnie połączony jest z generatorem poprzez przekładnie zwiększającą prędkość obrotową. Mniejsze turbiny najczęściej budowane są bez skrzyni biegów – gwarantuje to prostotę budowy oraz bezawaryjną pracę.

W ramach ciekawostki można wspomnieć, że pierwsze wzmianki o wykorzystaniu energii wiatrowej pojawiły się już w kodeksie Hammurabiego. Jednak to w 1888 roku amerykański inżynier Charles F. Brush stworzył pierwszą turbinę wiatrową.

Wykonanie własne, źródło: enmaro.com 

Elektrownia słoneczna, jak sama nazwa wskazuje, pobiera energię promieniowania słonecznego. Następnie energia słoneczna przetwarzana jest na energię elektryczną. Aktualnie najpopularniejszym półprzewodnikiem używanym w panelach fotowoltaicznych jest krzem. Prąd stały przetwarzany jest w falowniku na prąd zmienny. W przypadku obu OZE, jeśli dojdzie do wytworzenia zbyt dużej ilości energii, można oddać ją do sieci elektro – energetycznej, by kolejno w ciągu roku odebrać odpowiednią jej część bez dodatkowych opłat.

Badania nad zjawiskiem fotowoltaicznym trwają już bardzo długo. Jego prekursorem był fizyk francuskiego pochodzenia – Alexandre Edmond Becquerel. Zajmował się on badaniem ciał stałych, które zanurzone były w elektrolicie. Swojego odkrycia dokonał w 1839 roku. To właśnie wtedy zauważył, że jeśli jedną z dwóch elektrod wykonanych z takiego samego tworzywa podda się naświetleniu, wytworzy się pomiędzy nimi napięcie.  

2. Dostępność energii w Polsce – najbardziej korzystne obszary

W przypadku fotowoltaiki najlepiej wykonać montaż w obszarach dużego nasłonecznienia. Z pewnością dobrym rozwiązaniem będzie wybranie dachu skierowanego na południe, ułożonego pod kątem 20-45° (idealne nachylenie to około 35°). Jest to optymalne ustawienie, jeśli chcemy korzystać z jak największej wydajności. Jeśli ze względu na budowę dachu nie jest możliwe umieszczenie instalacji na połaci skierowanej na południe, wybierając połać wschodnią lub zachodnią, trzeba liczyć się z możliwością strat nawet do 25%.Warto zwrócić uwagę, czy w okolicy docelowego miejsca instalacji nie znajdują się wysokie budynki lub drzewa, które mogłyby zacieniać teren.

Oprócz wymienionych wyżej warunków ważne jest również miejsce zamieszkania i liczba słonecznych dni w ciągu roku. W Polsce natężenie promieniowania słonecznego na 1 m² oscyluje pomiędzy 950 – 1150 kWh/m². Wynika z tego, że z systemu o mocy 1 kW można w sprzyjających warunkach wyprodukować około 900 – 1100 kWh energii elektrycznej rocznie. 

Źródło: http://www.gsfotowoltaika.pl/fotowoltaika/mapa-naslonecznienia-polski/

Decydując się na instalacje turbiny wiatrowej, warto pamiętać o występujących w Polsce strefach wietrzności. Najlepsze efekty zauważyć będzie można, przeprowadzając montaż w pasie nadmorskim, województwie warmińsko – mazurskim i w Polsce środkowej. Kluczowymi czynnikami są tutaj również średnia prędkość wiatru na wybranym terenie i jego ukształtowanie. W przypadku turbin również ważne jest, by sprawdzić, czy w pobliżu nie znajdują się zabudowy lub drzewa, które mogłyby powodować turbulencje.  

Źródło: Materiały własne BlueWatt

3. Profil generacji energii 

Myśląc nad najlepszą dla siebie metodą energii odnawialnej, warto zwrócić uwagę na profil generacji energii. Jest to opis, przedstawiający w jaki sposób dane źródło produkuje energie w ciągu dnia i roku. Od tego, ile energii wygeneruje instalacja fotowoltaiczna, zależy w dużej mierze jej wielkość i umiejscowienie. W dobrych i zalecanych warunkach każdy 1 kWp instalacji wygeneruje ok. 900-1100 kWh energii w ciągu roku. Oczywiste jest, że większe efekty można zauważyć latem, kiedy jest więcej słonecznych dni. Wielkość instalacji powinna być zaprojektowana pod indywidualne roczne zużycie energii.

Do symulacji pracy instalacji fotowoltaicznej powinno wziąć się pod uwagę parametry modułów, lokalizacje, nachylenie, oraz wpływ zacienienia na straty w produkcji. Trzeba również pamiętać, że moduły fotowoltaiczne nie pracują w ciągu nocy. Turbina wiatrowa w porównaniu do fotowoltaiki pozwala na uzyskanie nawet do 2-3 razy większej produkcji energii. Z nieznaczną przewagą w miesiącach zimowych, profil produkcji energii w ciągu roku można uznać za stabilny. Roczny uzysk energii dla takiej turbiny to około 31 000 kWh. Tak jak w przypadku paneli słonecznych, podejmując decyzję o inwestycji w energetykę wiatrową, warto zwrócić uwagę na czynniki środowiskowe, między innymi średnią prędkość wiatru na terenie zabudowy, jego ukształtowanie, lub czy w pobliżu nie znajduje się dużo przeszkód terenowych.  

4. Turbiny wiatrowe czy fotowoltaika? – sprawność i żywotność 

Panele słoneczne, jak i turbiny wiatrowe wykonane są z solidnych materiałów, co pomaga przetrwać im trudne warunki pogodowe. Trzeba jednak pamiętać, że z upływem czasu nawet najlepsze urządzenia tracą swoją wydajność. W przypadku fotowoltaiki gwarancja na produkt wynosi przeważnie 10 – 15 lat. Uważa się jednak, że okres ich użytkowania może trwać nawet do 25 lat.

Dużo zależy tutaj od jakości wybranej przez nas instalacji. Badania pokazują, że moduł fotowoltaiczny traci średnio 1% wydajności w ciągu roku. Do pogorszenia jakości instalacji mogą przyczynić się bardzo gorące temperatury, gradobicia i zamarzająca w zimie woda. Czas pracy turbiny wiatrowej szacowany jest na około 25 lat, a nawet dłużej. Czasami pomimo wielu lat pracy turbina nadal zachowuje wydajność na poziomie 90%. Sprawność mechaniczna turbiny i jej podzespołów nie spada w trakcie eksploatacji, pod warunkiem odpowiedniego serwisowania urządzenia.  

5. Możliwość magazynowania energii

Turbiny wiatrowe czy fotowoltaika? Prosumenci zarówno jednego, jak i drugiego źródła energii mogą liczyć na system opustów dla instalacji. W przypadku obu OZE można najpierw oddać nadmiar energii do sieci elektro – energetycznej, a następnie w razie potrzeby ją odebrać.

Kiedy instalacja ma poniżej 10 kW można liczyć na odebranie bez dodatkowych opłat 80% energii oddanej do sieci. Jeśli chodzi o urządzania powyżej 10 kW, będzie to 70% energii. Możliwe jest magazynowanie energii w akumulatorach lub przesyłanie jej do sieci elektroenergetycznej.

Przyszłość opustów jest jednak wątpliwa i bardzo niepewna. Na zachodzie Europy powoli zaczyna odchodzić się od tej metody, ograniczając możliwość odbioru wyprowadzonej energii. Powodem jest między innymi niewydolność lokalnych sieci dystrybucyjnych i spadek wpływów do budżetu z podatków. Można spodziewać się, że podobne zmiany pojawią się wkrótce także w Polsce.  Rozwiązaniem tego problemu jest zwiększenie samo konsumpcji poprzez lepsze zarządzanie energią lub wsparcie instalacji poprzez dodatkowy magazyn energii.  

6. Rodzaje dofinansowania

Osoby decydujące się na tego typu inwestycje mogą liczyć na wsparcie rządu. Najpopularniejszy program w kraju, czyli Mój Prąd, pozwala na uzyskanie do 5000 zł dofinansowania na instalacje. Możliwe jest połączenie go także z ulgą termomodernizacyjną. Pozwala ona odjąć od poniesionych kosztów podatek dochodowy. Poprzednie edycje programu Mój Prąd były tak popularne, że zaplanowane środki wyczerpywały się jeszcze przed datą zakończenia akcji.

Pokazuje to rosnące w Polsce zainteresowanie energią słoneczną. Koszt instalacji turbiny wiatrowej również da się zminimalizować. Jeśli osoba zastanawiająca się nad energią wiatrową płaci podatek rolny, może ubiegać się o ulgę podatkową w wysokości 25% kosztów inwestycyjnych przez okres 15 lat od zakończenia inwestycji. Można również skorzystać z programów rządowych, np. Agroenergia.    

Porównując koszty inwestycyjne, do ilości wyprodukowanej energii zauważyć można, że połączenie energii słonecznej i wiatrowej jest najkorzystniejszym rozwiązaniem. Metoda hybrydowa to idealny kompromis pomiędzy ceną a stabilnością produkcji. Ważne jest, aby wytwarzana energia była w tym samym czasie zużywana na własne potrzeby. Turbiny wiatrowe będą w stanie zapewnić stały dostęp energii w ciągu nocy i pochmurnych dni. Właśnie wtedy panele słoneczne nie są w stanie działać w pełni swoich możliwości. Dzięki hybrydzie większa część wygenerowanej energii zużywana będzie bezpośrednio z instalacji, uzyskując współczynnik samo konsumpcji nawet do 70%. Pozwala to również uchronić się przed ciągle zmieniającym się prawem.

Chcesz dowiedzieć się więcej?   

Masz więcej pytań o turbiny wiatrowe i ich wpływ na środowisko? Skonsultuj się z naszym specjalistą!

Przygotowujemy indywidualne analizy na podstawie lokalizacji oraz zapotrzebowania na energię.  

Hubert Herbuś
h.herbus@blue-fifty.com 
781 217 204

Źródła: 

1.  https://dzienniknaukowy.pl/nowe-technologie/fotowoltaika-jak-dziala-i-czy-sie-oplaca

2.  https://www.energetyka24.com/jak-dziala-turbina-wiatrowa-infografika

3.  https://www.gramwzielone.pl/energia-sloneczna/101184/najwazniejsze-zasady-wykonania-efektywnej-instalacji-fotowoltaicznej

4.  https://www.energetyka24.com/mk-100-tys-wnioskow-w-programie-moj-prad

5.  https://fotowoltaikaonline.pl/porady/zywotnosc-paneli-slonecznych

6.  https://biznesalert.pl/turbiny-wiatrowe-oze-historia/