Kalkulator turbiny wiatrowej

Trzecia potęga prędkości

To najważniejsza zależność w energetyce wiatrowej: moc rośnie z sześcianem prędkości wiatru. Wiatr dwa razy silniejszy niesie osiem razy więcej energii. Konsekwencja jest praktyczna: lokalizacja liczy się bardziej niż sama turbina. Miejsce o średniej prędkości 7 m/s da ponad dwukrotnie więcej energii niż takie o 5,5 m/s, przy identycznym urządzeniu.

Kwadrat średnicy

Drugą zmienną jest pole zakreślane przez wirnik, rosnące z kwadratem średnicy. Turbina o łopatach dwukrotnie dłuższych daje czterokrotnie więcej mocy. To dlatego turbiny przemysłowe rosną: współczesne konstrukcje morskie mają wirniki o średnicy ponad 200 metrów, czyli większe niż dwa boiska piłkarskie ustawione w linii.

Limit Betza

Niemiecki fizyk Albert Betz wykazał w 1919 roku, że żadna turbina nie może odebrać więcej niż 59,3% energii strumienia powietrza. Uzasadnienie jest eleganckie: gdyby odebrać całą energię, powietrze zatrzymałoby się za wirnikiem i zablokowało przepływ. Realne turbiny osiągają 35–45%, a więc już blisko dwóch trzecich teoretycznego maksimum — to dojrzała technologia z niewielkim polem do poprawy.

Turbiny przydomowe rzadko się opłacają

Warto to wiedzieć przed inwestycją. Na typowej działce wiatr jest spowolniony i turbulentny przez budynki i drzewa — prędkość na wysokości 10 metrów bywa o połowę niższa niż na 50 metrach, gdzie pracują turbiny przemysłowe. Do tego dochodzą hałas, drgania przenoszone na konstrukcję i wymagania formalne. W większości lokalizacji w Polsce fotowoltaika daje przy podobnym budżecie znacznie więcej energii, choć turbina ma jedną istotną zaletę: produkuje także nocą i zimą, gdy panele niemal nie pracują.

Kiedy się przydaje?

Przy ocenie potencjału wiatrowego działki, przy porównywaniu turbin o różnych średnicach, przy nauce podstaw energetyki odnawialnej, przy projektach szkolnych i studenckich oraz przy szacowaniu produkcji istniejącej instalacji.