Przydomowa elektrownia wiatrowa – cena, jak działa?

Energetyka wiatrowa i fotowoltaika to najszybciej rozwijające się obszary OZE

Rosnące ceny prądu oraz potrzeba ochrony klimatu i redukcji gazów cieplarnianych miały wpływ na to, że rozwój odnawialnych źródeł energii został uznany za globalny priorytet gospodarczy. Przy czym jednym z najszybciej rozwijających się obszarów OZE jest nie tylko fotowoltaika, ale i energetyka wiatrowa. Jak wynika z raportu Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej (PSEW), udział energii elektrycznej wyprodukowanej w elektrowniach wiatrowych na koniec 2020 roku stanowił ok. 17% całkowitej ilości energii elektrycznej wyprodukowanej w Polsce (w 2030 roku natomiast ma to być już prawie 29%). Należy tu podkreślić, że każdego roku sektor wiatrowy dokłada 37 mld euro do europejskiego wzrostu gospodarczego i płaci 5 mld euro podatków, zatrudniają ok. 300.000 osób. Jak podkreśla Janusz Gajowiecki, prezes PSEW, jest to dobry punkt wyjścia, by uczynić z energetyki wiatrowej jeden z głównych motorów napędzających restart nie tylko europejskiej, ale i polskiej gospodarki po kryzysie spowodowanym pandemią Covid-19.

Przydomowa elektrownia wiatrowa – zastosowanie

Jednak mimo rosnącego zainteresowania energią odnawialną (według badania opinii Polaków na temat różnych źródeł energii, prawie 90% z nas uważa, że zmiany klimatu są poważnym problemem), polskie gospodarstwa częściej inwestują w fotowoltaikę dla domu niż w przydomową elektrownię wiatrową. Wielu osobom urządzenia te nadal bardziej kojarzą się z wysokimi wiatrakami na farmach wiatrowych niż konstrukcjami przydomowymi, wytwarzającymi prąd dla pojedynczych gospodarstw domowych, które z powodzeniem mogą działać też na mniejszą skalę. Obecnie przydomowe elektrownie wiatrowe często stosowane są do zasilania w energię domków letniskowych oraz do wsparcia energetycznego domków jednorodzinnych. Jednak małe elektrownie wiatrowe nie są kierowane wyłącznie do odbiorców indywidualnych, polecane są również w przypadku gospodarstw rolnych, firm i instytucji, budynków użyteczności publicznej, czy pól namiotowych. Dzięki przydomowej elektrowni wiatrowej inwestor nie tylko zyskuje darmową energię z wiatru, której wykorzystanie nie jest obciążone emisją CO2, czy innymi zanieczyszczeniami uwalnianymi do atmosfery, ale i niezależność energetyczną. Jest to ważne zwłaszcza w regionach, w których przerwy w dostawie prądu są częste.

Ponadto małe przydomowe elektrownie wiatrowe można przystosować do współpracy z siecią energetyczną (w systemie zwanym on-grid część energii konsumujemy sami, a nadwyżki sprzedajemy do sieci) lub też stworzyć sieć wydzieloną, czyli off-grid (sprawdźcie: on grid i off grid – instalacja przyłączona do sieci energetyki lub nie). W tym drugim przypadku konieczne będzie jednak zainwestowanie w akumulatory, co jest dość kosztowne. Popularnym i dość tanim rozwiązaniem jest wykorzystanie przydomowej elektrowni wiatrowej do produkcji energii na potrzeby podgrzewania ciepłej wody użytkowej (c.w.u), czy też ogrzewania elektrycznego, w tym ekologicznej pompy ciepła (zachęcamy Was do sprawdzenia, które ogrzewanie elektryczne domu opłaca się najbardziej).

Przydomowa elektrownia wiatrowa – jak działa i z czego się składa?

Aby móc produkować energię z wiatru na własny użytek niezbędne jest zamontowanie systemu, który zbudowany jest z współpracujących ze sobą elementów. Na przydomową elektrownię wiatrową składają się:

• turbina wiatrowa;
• licznik;
• okablowanie;
• akumulatory (opcjonalnie).

Przydomowe elektrownie wiatrowe charakteryzują się niską mocą, która pokrywa zapotrzebowanie gospodarstwa domowego. Najczęściej są to urządzenia o mocy ok. 3 – 5 kW, jednak spotkać można również elektrownie generujące 10 – 50 kW, które umożliwiają sprzedaż nadwyżki energii do sieci energetycznej. Bez względu na to jednak, na jakiej mocy przydomową elektrownię wiatrową zdecyduje się inwestor, schemat jej działania jest zawsze ten sam i polega na przekształceniu za pomocą turbin wiatrowych energii kinetycznej w energię elektryczną, którą można zasilić następnie wszystkie urządzenia domowe. Odbywa się do według następującego schematu pracy turbiny wiatrowej:

• śmigła wirnika w turbinie wiatrowej poruszają się na skutek ruchu powietrza;
• ruch ten jest następnie przekazywany przez wał i przekładnię do generatora, który działając podobnie do prądnicy lub alternatora produkuje prąd;
• uzyskaną w ten sposób energię elektryczną użytkownik może zmagazynować lub też odprowadzić do ogólnej sieci energetycznej.

Jakie są rodzaje przydomowych elektrowni wiatrowych?

W zależności od konstrukcji, przydomowe elektrownie wiatrowe można podzielić na różne kategorie. Najczęściej podział ten wynika z położenia osi obrotu wirnika i przedstawia się w następujący sposób:

• turbiny wiatrowe poziome – konstrukcja HAWT (ang. Horizontal Axis Wind Turbines);
• turbiny wiatrowe pionowe – konstrukcja VAWT (ang. Vertical Axis Wind Turbines).

Przy czym w Polsce najczęściej stosowanym rozwiązaniem w przypadku przydomowych elektrowni wiatrowych są urządzenia o poziomej osi wirnika i trzech łopatach (stanowią one 95% wszystkich tego rodzaju urządzeń). Dlaczego? Ponieważ tradycyjne “śmigła” wyróżniają się wyższą sprawnością niż turbiny wiatrowe pionowe. Jednak nie są one wolne od wad, jedną z nich jest bowiem generowanie hałasu podczas pracy (jednakże w dużej mierze jego poziom zależy od wielkości zainstalowanej turbiny). Ponadto w przypadku turbin wiatrowych poziomych konieczne jest odpowiednie ustawienia śmigła względem kierunku wiatru oraz kontrolowania systemów zabezpieczających przed jego bardzo silnym oddziaływaniem (mechanizm ograniczający obroty turbiny).

Należy podkreślić, że również turbiny wiatrowe pionowe, które można zamontować w terenie otwartym, na dachach budynków, słupach czy konstrukcjach masztu mają wiele zalet, które są doceniane przez inwestorów. Jedną z nich jest na pewno brak konieczności ustawiania turbiny do wiatru, kolejną natomiast cicha praca nawet gdy wiatry są porywiste (są one wtedy też mniej narażone na uszkodzenia niż turbiny wiatrowe poziome). Co istotne, turbiny wiatrowe pionowe nie zagrażają bezpieczeństwu ludzi i zwierząt, w szczególności ptaków. Wiatraki tego typu świetnie sprawdzają się w strefach zurbanizowanych (znajdują zastosowanie jako źródło energii do zasilania: domów jednorodzinnych, domków letniskowych, pól namiotowych, jachtów, lamp ulicznych, urządzeń pomiarowych i sygnalizacyjnych, czy banerów reklamowych). Przy podejmowaniu decyzji o wyborze odpowiedniej turbiny wiatrowej warto wziąć pod uwagę szereg ważnych czynników, w tym prędkość wiatru wiejącego na danym obszarze (najlepiej skorzystać wtedy z usług eksperta).

Moc przydomowej elektrowni wiatrowej

Ważnym parametrem technicznym przy wyborze przydomowej elektrowni wiatrowej jest jej moc. Decyduje ona bowiem o ilości produkowanej energii elektrycznej potrzebnej na pokrycie konkretnego zapotrzebowania. W przypadku inwestorów indywidualnych najczęściej wybierane są przydomowe elektrownie wiatrowe o mniejszej mocy, które umożliwiają pokrycie własnych potrzeb i odsprzedanie ewentualnych nadwyżek energii do sieci energetycznej. Dla przykładu:

• elektrownia wiatrowa o mocy 500 W zasilać może jedynie pojedyncze urządzenia, takie jak: pompy do oczka wodnego, czy brama wjazdowa na posesję;
• elektrownia wiatrowa o mocy 1.000 W może wspomóc energooszczędne oświetlenie lub ogrzewania c.w.u;
• elektrownia wiatrowa o mocy 2 kW wystarcza już na potrzeby standardowego domku letniskowego;
• elektrownia wiatrowa o mocy 3 kW może obsłużyć mniejszy sprzęt AGD, oświetlenie i podgrzanie c.w.u.;
• elektrownia wiatrowa o mocy 5 kW może natomiast wspomóc dodatkowo instalację centralnego ogrzewania.

Im większa jest moc przydomowej elektrowni wiatrowej, tym szybciej zwróci się całe przedsięwzięcie (chociaż koszty początkowe będą znacznie wyższe niż w przypadku urządzenia o niższej mocy). W sytuacji, gdy inwestor może pozwolić sobie na większe wydatki, to lepszym wyborem będą większe przydomowe elektrownie wiatrowe (od 10 kW do 50 kW). Ponieważ wtedy nie tylko urządzenie to będzie w stanie pokryć zapotrzebowanie całego gospodarstwa domowego na energię, ale i możliwa będzie sprzedaż jej nadwyżek do sieci energetycznej.

Przydomowa elektrownia wiatrowa – cena

Wiemy już jak działają i jakie są rodzaje przydomowych elektrowni wiatrowych, czas zatem na najważniejszą kwestię dotyczącą, tego jaki jest koszt jej zakupu i budowy. Jak już zdążyliśmy się dowiedzieć, zależy on przede wszystkim od mocy urządzenia. Za przykład posłużyć nam może elektrownia wiatrowa o mocy 5 kW (w ciągu roku wytwarzająca od 4.000 kWh do blisko 9.000 kWh energii elektrycznej), wyposażonej w pięć akumulatorów. Na jej koszt będzie się wówczas składać:

• generator do turbiny o mocy 5 kW – w cenie 30.000 zł;
• maszt rurowy, akumulatory, przetwornice i materiały montażowe, których koszt powinien zamknąć się w 10.000 zł.

Jak zatem widać na powyższym, wybudowanie przydomowej elektrowni wiatrowej o mocy 5 kW to koszt ok. 40.000 zł (tańsze są elektrownie o mocy 3 kW, ich budowa nieznacznie bowiem przekracza kwotę 20.000 zł). Aby jednak uzyskać dokładne informacje o kosztach dla konkretnego gospodarstwa domowego, to konieczne jest skontaktowanie się z wykonawcą.

Czy przydomowa elektrownia wiatrowa jest opłacalna?

Za sprawą dyrektywy Unii Europejskiej nr 2002/91/WE, zainteresowanie energią z wiatru może być coraz większe. Obliguje ona bowiem do zastosowania OZE w dokumentacji budynków nowych oraz tych starszych, które będą poddawane gruntownemu remontowi. Jednak, to czy inwestycja taka będzie opłacalna zależy od konkretnego przypadku. Trudno jest bowiem oszacować jej opłacalność chociażby ze względu na fakt, że nie wszędzie zasoby energii wiatru są takie same, a głównie od średniej prędkości wiatru zależy to, ile energii elektrycznej wyprodukuje nasza przydomowa elektrownia. Ponadto na to, w jakim czasie nastąpi zwrot poniesionych nakładów, wpływ mają również następujące czynniki:

• ilość zużywanej energii elektrycznej przez inwestora;
• wysokość preferencyjnego kredytu;
• realna cena energii elektrycznej (zakupu, sprzedaży);
• sposób rozliczenia z zakładem energetycznym;
• odległości elektrowni od sieci energetycznej;
• wysokość inflacji.

Aby ocenić opłacalność inwestycji w przydomową elektrownię wiatrową konieczne jest zebranie informacji i opracowanie odpowiedniego biznesplanu. Oczywiście koszt jej budowy jest nadal wysoki, jednak zakładając, że przydomowa elektrownia wiatrowa o mocy 5 kW jest w stanie wyprodukować w ciągu roku od 4.000 do blisko 9.000 kWh prądu, a średni koszt 1 kWh w najpopularniejsze taryfie G11 wynosi 60 gr (ceny prądu w Polsce różnią się w zależności od sprzedawcy prądu, czy wybranej taryfy), to pozwala na średnie oszczędności na poziomie 4.000 zł rocznie. Oznacza to więc, że inwestycja w jej budowę może zwrócić się po upływie 10 lat (po tym okresie korzystać można już z darmowej energii elektrycznej).

Naturalnie tańszym rozwiązaniem będzie przydomowa elektrownie wiatrowa przystosowana do współpracy z siecią energetyczną w systemie on-grid, bowiem inwestor nie będzie musiał wówczas ponosić dodatkowych kosztów związanych z zakupem akumulatorów (te lepszej klasy mogą kosztować nawet kilka tysięcy złotych). Należy mieć jednak na uwadze, że nie zawsze, to co sprawdza się w teorii, ma również przełożenie w praktyce (zwłaszcza wtedy, gdy przykładowo mieszkamy na terenie o niskim nasileniu wiatrowym). Ponadto w ogólnym bilansie trzeba także uwzględnić koszty serwisu, napraw i utrzymania sprzętu, które kształtują się w zależności od firmy serwisowej oraz jakości użytych komponentów elektrowni.

Tak więc, podejmując decyzję o budowie przydomowej elektrowni wiatrowej nie powinno się z góry zakładać, że będzie stanowić ona jedyne źródło zasilania. Należy ją, szczególnie w przypadku domu tradycyjnego, traktować raczej jako system wspomagający. Najlepiej natomiast jako źródło energii elektrycznej, przydomowe elektrownie wiatrowe sprawdzają się dla domów niskoenergetycznych, których projekty z założenia nie dopuszczają do zbyt dużych strat energetycznych.

Znaczenie położenia geograficznego przydomowej elektrowni wiatrowej

Dotychczas największym uznaniem cieszą się wśród prywatnych inwestorów panele fotowoltaiczne, warto tu jednak podkreślić, że o ile dni słonecznych mamy w Polsce niewiele, o tyle wieje prawie zawsze, a wiatr jest w zasadzie niewyczerpanym, darmowym i szeroko dostępnym źródłem energii. Dlatego też, jego wykorzystanie do produkcji energii elektrycznej na własny użytek nie tylko przyczynia się do redukcji gazów cieplarnianych i poprawy bezpieczeństwa energetycznego, ale i znacznego zmniejszenia rachunków za prąd. Warto zatem rozważyć budowę własnej przydomowej elektrowni wiatrowej zwłaszcza wtedy, gdy na terenie naszego zamieszkania są odpowiednie zasoby energii wiatru, by dobrze zasilić turbinę i spowodować równomierne rozłożenie pozyskania energii elektrycznej.

Bowiem ogromne znaczenie dla efektywności instalacji produkującej energię z odnawialnego źródła energii ma położenie geograficzne. Oczywiście nie tak duże jak np. dla instalacji PV, dla których warunki klimatyczne w Polsce uznawane są za optymalne dla ich funkcjonowania (średnia moc promieniowania słonecznego na 1 m² powierzchni wynosi około 1.000W), ale jest już istotne w przypadku chociażby mikro i małych elektrowni wodnych, które wymagają obecności płynącej wody. Dotyczy to również elektrowni wiatrowych, dla których ważne jest ukształtowanie terenu oraz istniejące w środowisku przeszkody, albowiem rozmaite pagórki czy wzniesienia powodują, że wiatr staje się bardziej zmienny, co nie jest korzystne dla czerpania energii. Podobnie prędkość wiatru osłabić może duże nagromadzenie przeszkód terenowych w postaci budynków czy drzew. Przydomowe elektrownie wiatrowe zatem naturalnie najlepiej sprawdzają się na płaskich powierzchniach, takich jak morze, czy w naturalnych lub sztucznych przewężeniach terenu (tzw. paradoks hydrodynamiczny).

W której części Polski najlepiej postawić wiatraki?

Warunki wietrzności dla celów energetycznych w naszym kraju określa się jako średnie, ale na tyle duże, że stanowią potencjalnie wydajne źródło energii elektrycznej. W Polsce przypada około 250 dni wietrznych w roku, a średnia roczna prędkość wiatru waha się u nas między 2,8 m/s a 3,5 m/s. Jednak różnice krajobrazowe poszczególnych regionów sprawiają, że nie w każdym z nich są dobre warunki do rozwoju energetyki wiatrowej. W jakich lokalizacjach zatem polski prosument powinien pomyśleć o założeniu przydomowej elektrowni? Otóż najlepsze warunki dla turbin wiatrowych panują w Polsce północnej, z grubsza wzdłuż wybrzeża Morza Bałtyckiego (warunki wiatrowe polskiego wybrzeża zbliżone są do duńskich i holenderskich), a także na Suwalszczyźnie. Na obszarze od Szczecina do Bieszczad warunki są zadowalające. Wiatraki stawiać można także w Tatrach. Turbiny słabo sprawdzą się natomiast na Mazurach, w kierunku Puszczy Białowieskiej, oraz na południu Polski, od Sudetów, Dolnego i Górnego Śląska, po Rzeszowszczyznę.

Mapa warunków wiatrowych w Polsce:

Przydomowe elektrownie wiatrowe – wymagania prawne

Przydomowe elektrownie wiatrowe nie są aż tak popularne jak fotowoltaika, przede wszystkim z uwagi na fakt, że tylko niektóre obszary Polski charakteryzują się bardzo korzystnymi warunkami wiatrowymi. Jednak coraz więcej osób decyduje się na połączenie mikroturbin z fotowoltaiką, pozwala to bowiem na wzajemne uzupełnianie się źródeł energii w naszej strefie klimatycznej (jesienią i zimą więcej energii elektrycznej uzyskuje się z wiatru, natomiast wiosną i latem ze słońca). Jakie pozwolenia musi uzyskać osoba, która interesuje się inwestycją w przydomowe elektrownie wiatrowe? Otóż:

• po pierwsze – o pozwolenie na budowę nie trzeba się ubiegać w przypadku mikroinstalacji wiatrowych o mocy mniejszej niż 40 kW, których całkowita wysokość nie jest większa niż 3 m lub w przypadku montowania na budynku, gdy nie wystają one poza jego obrys wyżej niż 3 m. Jeżeli natomiast przydomowa elektrownia wiatrowa będzie ingerować w konstrukcję dachu lub też jej wysokość będzie przekraczać wskazany poziom, to wówczas elektrownia wiatrowa potraktowana zostanie jako obiekt budowlany, a co za tym idzie, konieczne będzie uzyskanie stosownego pozwolenia na jej budowę (a po jej zakończeniu również pozwolenia na jej użytkowanie);
• po drugie – jeżeli inwestor nie musi starać się o pozwolenie na budowę, to wymagane jest jedynie zgłoszenie o budowie instalacji wiatrowej w Urzędzie Gminy. Ponadto warto pamiętać o tym, że turbiny wiatrowe o mocy mniejszej niż 40 kW nie wymagają MPZP, czyli uwzględnienia w miejscowym planie zagospodarowania przestrzennego. Mikroinstalacje wiatrowe do 40 kW można również bez przeszkód zamontować na obszarach określonych w MPZP jako obszary mieszkaniowe (jeśli oczywiście nie zaznaczono, że nie mogą być one zlokalizowane na danym terenie).

Dofinansowanie do przydomowych elektrowni wiatrowych

Obecnie największym rywalem przydomowych elektrowni wiatrowych jest fotowoltaika, która cieszy się dużym zainteresowaniem prywatnych inwestorów nie tylko ze względu na możliwość zmniejszenia rachunków za prąd o ok. 90%, ale i ze względu na wiele możliwych form jej dofinansowania (sprawdźcie listę aktualnych dotacji do fotowoltaiki 2023). Szczególnie dużą popularnością cieszył się rządowy program Mój Prąd.

Podobny program mógłby pomóc w rozwoju rynku mikroturbin wiatrowych, na ten moment jednak, polskie prawo nie przewiduje żadnych preferencyjnych dopłat do przydomowych elektrowni wiatrowych. Ze wsparcia finansowego mogą obecnie skorzystać wyłącznie firmy, natomiast osoby prywatne zainteresowane tego rodzaju inwestycją muszą pokryć wszystkie koszty z własnej kieszeni. Należy tu jednak wspomnieć, że wszyscy zainteresowani inwestycjami proekologicznymi mogą ponadto ubiegać się o dofinansowanie do pompy ciepła, czy dofinansowanie do kolektorów słonecznych.

Przydomowa elektrownia wiatrowa – zalety i wady

Wśród zalet przydomowej elektrowni wiatrowej należy wymienić:

darmową energię wiatru, którą wykorzystać można nie tylko do zasilania domowych sprzętów takich jak lodówka, komputer, telewizor, ale i elektrycznego systemu grzewczego budynku, czy bojlera do podgrzewania ciepłej wody użytkowej (c.w.u.)
prostą obsługę i niezawodność działania
możliwość sprzedawania nadwyżek wyprodukowanej energii do zakładu energetycznego, co pozwala na zredukowanie kosztów prądu
możliwość samodzielnej budowy
różne rodzaje przydomowych elektrowni wiatrowych (szeroka gama wariantów konstrukcyjnych pozwala na dopasowanie urządzenia do indywidualnych potrzeb domowników, wymaganej mocy, czy też miejsca montażu)
to, że generuje ona energię również w nocy i zimą, dzięki czemu może wspierać pozostałe źródła OZE, które w tym czasie posiadają mniejszą wydajność (takie jak np. zestaw fotowoltaiczny)
solidną i estetyczną konstrukcję oraz łatwy montaż
możliwość gromadzenia nadwyżek energii na mniej wietrzne okresy
cichą pracę nawet przy maksymalnej prędkości obrotowej (elektrownia wiatrowa nie będzie zatem przeszkadzać domownikom i mieszkańcom sąsiednich domów)
działanie proekologiczne, wykorzystanie elektrowni wiatrowej do produkcji prądu nie jest obciążone emisją do atmosfery dwutlenku węgla oraz innych zanieczyszczeń (nie pozostawia za sobą również żadnych odpadów)

Do wad przydomowej elektrowni wiatrowej należą natomiast:

koszty inwestycji, które zwrócą się dopiero po kilku – kilkunastu latach (im tańsza turbina o mniejszej mocy, tym dłużej trzeba będzie czekać na zwrot)
przestoje w produkcji energii ze względu na brak wiatru (elektrownia będzie pracować tylko wtedy gdy wieje wiatr)
konieczność zakupu drogich i nietrwałych akumulatorów, w których inwestor będzie przechowywać prąd (jest to charakterystyczne dla rozwiązań typu off-grid)
proces produkcji akumulatorów, który jest obciążony odprowadzaniem zanieczyszczeń i dwutlenku węgla do atmosfery
to, że nie powinna być ona traktowana jako jedyne źródło energii dla domu jednorodzinnego. Może natomiast nim być w przypadku mniejszych budynków, takich jak na przykład małe domki letniskowe (jednak nawet i wtedy nie gwarantuje ona stałych dostaw energii elektrycznej do domu)
mniejsza efektywność w przypadku terenów o niższym nasileniu wiatru