Turbiny wiatrowe

Jedną z najbardziej dynamicznie rozwijających się gałęzi energetyki odnawialnej jest energetyka wiatrowa.

Wiatr jest to ruch powietrza spowodowany wyrównywaniem się różnicy ciśnień powstających w wyniku nierównomiernego nagrzewania się mas powietrza. Mapa zamieszczona poniżej przedstawia potencjał energii wiatrowej na terenie Polski.

Najważniejszym elementem siłowni wiatrowej jest wirnik przekształcający energię wiatru w energię mechaniczną przekazywaną do generatora.

W energetyce wiatrowej wykorzystywane są dwa rodzaje turbin:

o poziomej osi obrotu HAWT (Horizontal Axis Wind Turbines),
o pionowej osi obrotu VAWT (Vertical Axis Wind Turbines).

W zależności od ustawienia wirnika względem wiatru w stosunku do położenia masztu, turbiny HAWT dzielimy na turbiny typu up-wind (nawietrzne) lub down-wind (zawietrzne).

W częściej stosowanych rozwiązaniach typu up-wind wirnik znajduje się przed masztem w stosunku do wiejącego wiatru. W wirnikach down-wind, wirnik umiejscowiony jest za masztem, co powoduje chwilowe zacienienie wirnika przez konstrukcję masztu i wzrost strat.


Wirnik typu down-wind	Wirnik typu down-wind

Turbiny o poziomej osi obrotu różnią się między sobą ilością łopat wirnika – najczęściej spotyka się układy trójłopatowe, choć bywają stosowane również wirniki dwu a nawet jednołopatowe. Zwiększenie ilości łopat wpływa na wzrost momentu startowego wirnika.

Przykładem wirników o dużej liczbie łopat są tak zwane wiatraki typu amerykańskiego, służące do napędzania pomp wodnych.

Innym rozwiązaniem turbiny o osi poziomej jest wyposażenie jej w dyfuzor. Wirnik taki wykorzystuje prawo Bernouliego, dotyczące zachowania się ośrodka w rurze o zmniejszającej się średnicy. Przepływające przez nią powietrze zmienia prędkość, przez co wirnik znajdujący się w przewężeniu tunelu wiruje w powietrzu przepływającym szybciej niż wiatr poza tym tunelem.


Turbina trójłopatowa	Turbina dwułopatowa	Turbina jednołopatowa	Wiatrak typu amerykańskiego	Turbina z dyfuzorem

Turbiny o pionowej osi obrotu stanowią kilka procent wszystkich instalacji. Jednym z bardziej znanych rozwiązań tego typu jest turbina Darrieus’a. W tym przypadku wirnik ma praktycznie zerowy moment startowy, w związku z czym konieczne jest jego wstępne napędzanie. Inna odmianą wirnika Darrieusa jest wirnik typu H-Darrieus w kształcie litery H.

Turbina Savoniusa jest najprostszym technologicznie rozwiązaniem VAWT. Zaletą tych turbin jest zdolność przetrwania nawet silnych wiatrów oraz możliwości wykorzystania wiatru o prędkości 1,5 m/s. Ponadto turbiny Savoniusa, w odróżnieniu od turbin tradycyjnych, nie generują prawie żadnych dźwięków.


Turbina Darrieus’a	Turbina H-Darrieus’a	Turbina H-Darrieus’a	Turbina Savoniusa	Turbina Gorlova

Moc zainstalowana w energetyce wiatrowej w Polsce, według stanu na 30 września 2010 roku, wynosi około 1095 MW. Najwięcej elektrowni wiatrowych zainstalowano w Polsce północnej, a także w województwach wielkopolskim, kujawsko-pomorskim i łódzkim. Poniżej wymieniono największe projekty.

Nasycenie elektrowniami wiatrowymi w Polsce należy do najniższych w Europie. Moc zainstalowana w energetyce wiatrowej na jednego mieszkańca wynosi 0.012 kW.