Turbiny wiatrowe – zasada działania i rozwój

Turbiny wiatrowe odgrywają coraz ważniejszą rolę w globalnym miksie energetycznym. Turbiny wiatrowe, przekształcają energię kinetyczną wiatru na energię elektryczną, co przyczynia się do zrównoważonego wytwarzania prądu elektrycznego. Również w naszym kraju projekty te rozwijają się dynamicznie. Poniżej przedstawiliśmy zasadę działania turbin wiatrowych i przegląd najciekawszych projektów w Polsce i na świecie.

Zasada działania turbin wiatrowych

Turbiny wiatrowe są urządzeniami, które przekształcają energię wiatru w energię elektryczną. Działają one na zasadzie kinetyki i aerodynamiki. Oto podstawowe kroki związane z funkcjonowaniem turbin wiatrowych:

1. Przechwytywanie energii wiatru

Turbina wiatrowa jest wyposażona w łopatki (wiatraki), które ustawia się w kierunku wiatru. Wiatr naciska na te łopatki, co sprawia, że one obracają się wokół osi turbiny.

2. Konwersja energii kinetycznej

Obracające się łopatki przenoszą energię kinetyczną wiatru na wirnik turbiny. Wirnik to część turbiny, która skupia energię wiatru w jednym punkcie.

3. Generacja energii elektrycznej

Wirnik turbiny jest połączony z generatorem. To połączenie umożliwia przeniesienie energii mechanicznej na energię elektryczną. Generator zawiera magnesy i cewki, które wytwarzają prąd elektryczny w wyniku ruchu magnesów w obrębie cewek. W ten sposób energia mechaniczna przekształcana jest w energię elektryczną.

4. Przesyłanie energii elektrycznej

Energia elektryczna wytworzona przez turbinę wiatrową jest przesyłana do sieci elektroenergetycznej, gdzie może być rozprowadzana do domów, przedsiębiorstw i innych odbiorców.

Turbiny wiatrowe różnią się pod względem projektu, mocy i wielu innych czynników. Istnieją turbiny o różnej wielkości, od niewielkich jednostek przeznaczonych na potrzeby gospodarstw domowych, po gigantyczne instalacje wiatrowe o mocy w dziesiątkach megawatów.

Turbiny wiatrowe w Polsce

Energia wiatrowa to niezwykle ważna część polskiego sektora energetycznego, przyczyniając się do wzrostu odnawialnych źródeł energii w kraju. Jednym z najważniejszych projektów wiatrowych jest imponująca farma wiatrowa w Potęgowie. W niniejszym artykule przyjrzymy się temu projektowi oraz innym znaczącym farmom wiatrowym w Polsce.

Największa farma wiatrowa w Polsce – Potęgowo

Farma wiatrowa Potęgowo, zainaugurowana w 2020 roku, stanowi jedno z najważniejszych osiągnięć w polskim sektorze energetyki wiatrowej. Zlokalizowana jest na obszarze dwóch województw: zachodniopomorskiego w gminie Malechowo oraz pomorskiego w gminie Słupsk. Ten projekt jest niezwykle imponujący pod względem mocy zainstalowanej, która wynosi aż 219,5 MW.

Farma wiatrowa Potęgowo składa się z 81 turbin wiatrowych. Z tego 68 z nich to turbiny General Electric o mocy jednostkowej 2,75 MW, które charakteryzują się dużymi wirnikami o średnicy 120 metrów oraz wieżami o wysokości 110 metrów. Pozostałe 13 turbin ma turbiny GE o mocy 2,5 MW, z mniejszymi wirnikami o średnicy 103 metrów i niższymi wieżami, osiągającymi 98 metrów wysokości. Roczna produkcja energii elektrycznej z tej farmy wynosi około 360 GWh, co zaspokaja potrzeby około 130 tysięcy gospodarstw domowych.

Jednym z kluczowych aspektów farmy wiatrowej Potęgowo jest sposób przesyłania wyprodukowanej energii. Prąd jest transportowany poprzez dwie lokalne stacje transformatorowe MTS MV/110 kV do głównego punktu zasilania GPZ Słupsk i do KRS. Wartość całej inwestycji wyniosła imponującą kwotę 1,25 miliarda złotych. Właścicielem tej potężnej farmy wiatrowej jest izraelska firma Mashav, która pozyskała 15-letnią umowę na sprzedaż energii, wygrywając aukcję w 2018 roku.

Inne turbiny wiatrowe w Polsce

Oczywiście Potęgowo to tylko jeden z ciekawych projektów wiatrowych w Polsce. Kolejnym jest projekt Banie. Jak sama nazwa wskazuje farma położona jest w Baniach w województwie zachodniopomorskim. Składa się z 53 wież z turbinami Vestax V100 o mocy 2,0 MW oraz 16 turbin o mocy 3,5 MW każda, co łącznie daje niesamowitą moc 187,4 MW. Prace nad czwartym etapem rozbudowy wciąż trwają, a po jego zakończeniu całkowita moc farmy wyniesie 243,4 MW. Projekt realizowany jest przez firmę Wiatromill, będącą spółką zależną od Energix Renewable Energies z Izraela.

Farma wiatrowa Jasna, usytuowana w województwie pomorskim, to kolejny znaczący projekt w Polsce. Składa się z 39 wiatraków, w tym 22 turbin Vestas V126 o mocy 3,45 MW oraz 17 turbin Vestas V126 o mocy 3,3 MW. Wszystkie turbiny pracują przy różnych prędkościach wiatru i dostarczają łączną moc 132 MW. Zlokalizowana jest w pobliżu wsi Jasna na terenach Dzierzgoń, Stary Dzierzgoń oraz Mikołajki Pomorskie.

Turbiny wiatrowe na świecie

Największą elektrownią wiatrową na świecie jest elektrownia wiatrowa Gansu w Chinach, położona na pustyni Gobi, niedaleko miasta Jiuquan. Obecnie działa z około połową docelowej mocy, osiągając moc aż 20 gigawatów. Mimo że ta inwestycja jest krytykowana ze względu na odległość od miast, które potrzebują energii, pozostaje ona największą instalacją tego typu na świecie.

Markbygden Wind Farm w Szwecji jest jednym z największych kompleksów elektrowni wiatrowych w Europie, z obecną mocą 2 GW i planem osiągnięcia 4 GW. W skład farmy wchodzić będzie ponad 1100 turbin.

Alta Wind Energy Centre w Kalifornii jest największą elektrownią wiatrową w Stanach Zjednoczonych i jedną z największych na świecie, osiągając moc 1,5 GW, a docelowo aż 3 GW. Koszt budowy tej elektrowni wyniósł prawie trzy miliardy dolarów, a zawiera ona 600 turbin wiatrowych.

W Indiach znajdują się również dwie z największych na świecie farm wiatrowych. Elektrownia wiatrowa Muppandal ma moc 1,5 GW i składa się z trzech tysięcy turbin, wykorzystując silne wiatry znad Morza Arabskiego. Natomiast Jaisalmer Wind Park osiąga moc do 1,3 GW i korzysta wyłącznie z turbin od firmy Suzlon o różnych mocach od 350 kW do 2,1 MW.

Lądowa a morska energetyka wiatrowa

Powyższe przykłady to wyłącznie lądowe elektrownie wiatrowe. Trzeba podkreślić, że w ostatnich latach bardzo dynamicznie rozwija się również morska energetyka wiatrowa.

Morska energetyka wiatrowa ma ogromny potencjał produkcyjny, ponieważ wiatr na morzu jest zazwyczaj silniejszy i bardziej stabilny niż na lądzie. To oznacza, że farmy wiatrowe na morzu mogą generować znacznie więcej energii elektrycznej niż farmy lądowe. Dzięki temu mogą przyczynić się do zaspokojenia rosnącego zapotrzebowania na energię.

W Polsce już niedługo powstanie pierwsza morska elektrownia wiatrowa. Farma wiatrowa Baltic Power jest kluczowym projektem Grupy ORLEN i Northland Power, który doskonale wpisuje się w budowę zrównoważonej, niskoemisyjnej gospodarki. Rozwój odnawialnych źródeł energii, zwłaszcza morskiej energetyki wiatrowej, stanowi fundament naszego długofalowego planu rozwoju. Baltic Power to jeden z najbardziej zaawansowanych projektów realizowanych na obszarze Polskiej Wyłącznej Strefy Ekonomicznej Morza Bałtyckiego, położony około 23 km na północ od wybrzeża w okolicach Choczewa i Łeby. Posiadamy koncesję na budowę elektrowni o mocy do 1,2 GW, choć docelowa moc wyniesie 1140 MW, zależnie od wybranej technologii turbin.

Baltic Power to obecnie najbardziej zaawansowany projekt budowy morskiej farmy wiatrowej w polskiej części Morza Bałtyckiego. W 2022 roku firma podpisała umowy dotyczące produkcji, transportu i instalacji wszystkich kluczowych komponentów potrzebnych do realizacji projektu. Projekt posiada wszystkie niezbędne decyzje środowiskowe, a na początku 2023 roku uzyskał pierwsze z wymaganych pozwoleń na budowę na lądowej części projektu. Jest to pierwsze takie pozwolenie wydane dla projektów offshore wind w Polsce. Posiadanie tej zgody stanowi istotny krok w kierunku ostatecznej decyzji inwestycyjnej i rozpoczęcia budowy farmy w 2024 roku.

Turbiny wiatrowe – podsumowanie

Energia wiatrowa to istotna część globalnej transformacji energetycznej w kierunku bardziej zrównoważonych źródeł energii. Turbiny wiatrowe stanowią kluczowe narzędzie do wykorzystania potencjału wiatru w produkcji energii elektrycznej. Polska, jako jeden z liderów w europejskim sektorze wiatrowym, aktywnie rozwija projekty wiatrowe, które przyczyniają się do zwiększenia udziału odnawialnych źródeł energii w krajowym miksie energetycznym. W miarę upływu czasu możemy spodziewać się dalszego rozwoju tego sektora i zwiększenia liczby turbiny wiatrowe w kraju.