Keď zájde slnko, nastúpia veterné turbíny

Všetky tie solárne a fotovoltické panely, ktoré na strechách pribúdajú ako huby po daždi, majú veľkú nevýhodu: keď nesvieti slnko, sú nepoužiteľné. Alternatívou k nim by mohli byť veterné turbíny, no ani v ich prípade situácia nie je taká ružová, ako by sa mohlo zdať. Ako to vyzerá s veternou energiou na Slovensku, oplatí sa riešiť veterné turbíny aj „v malom“?  

Elektrinu z vetra môžeme vyrábať na 20 % územia 

V súčasnosti máme na Slovensku v prevádzke 2 veterné elektrárne, pričom obe sú na Záhorí – v Cerovej a na Ostrom vrchu pri Myjave. Tretia v obci Skalité pri Čadci ukončila prevádzku v r. 2008 kvôli poruchovosti. V min. 14 lokalitách pripravujú investori nové projekty. Napriek tomu môžete mať pri pohľade na rakúske polia posiate „vrtuľami“ pocit, ako keby vietor nevedel prejsť cez hranice. 

Vhodné podmienky pre veterné elektrárne sú pritom na takmer 20 % územia SR. Tvrdí to Ján Lacko zo Slovenskej asociácie fotovoltického priemyslu a obnoviteľných zdrojov energie (SAPI), ktorá si nechala vypracovať analýzu potenciálu veternej energetiky. 

Čím to teda je, že je u nás elektriny z vetra tak málo? Podľa J. Lacka za to môže predovšetkým legislatíva. Ide napríklad o pomalý a neprehľadný proces pripájania nových zdrojov do rozvodnej sústavy (do r. 2014 bolo dokonca pozastavené). Svoj podiel má aj zdĺhavý proces posudzovania vplyvov na životné prostredie (tzv. EIA) a zastarané dáta, ktorými disponujú príslušné ministerstvá. 

Veterné turbíny aj na domáce použitie 

Uvedené podmienky platia pre veterné elektrárne s veľkými turbínami umiestnenými vo výške vyše 100 m a s priemerom rotorov takisto nad 100 m.  

Vo výške 30 – 50 m, kam sa umiestňujú tzv. komunálne turbíny s výkonom 30 – 100 kW, je vietor omnoho slabší. Ešte slabší je vo výške 10 – 20 m, ktorú využívajú malé veterné turbíny určené napríklad pre domácnosti (nazývajú sa aj mikrozdroje).  

V zastavaných oblastiach pritom vietor „pri zemi“ slabne ešte výraznejšie než na voľnom priestranstve. Budovy, stromy a porasty prúdenie vzduchu skrátka spomaľujú. Pokým na poli vám postačí 10 m stožiar, v rodinnom dome alebo na chate v chatovej oblasti budete potrebovať pre rovnakú rýchlosť vetra aj 15 m. Ak ste počítali s tým, že veternú turbínu namontujete priamo na strechu bungalovu alebo jednoposchodového domu, odložte si peniaze radšej na (ďalšie) fotovoltické panely.  

Aby mali veterné turbíny takto blízko pri zemi ako-tak prijateľnú účinnosť, musia byť prispôsobené nízkej rýchlosti vetra. A také nie je jednoduché na našom trhu nájsť. Často sa stretnete skôr s nekvalitnými čínskymi výrobkami, pri ktorých výrobcovia parametre akoby „vyťahovali z klobúka“ a nie poctivo merali.  

Podľa Ernesta Ježíka, nezávislého konzultanta pre veternú energetiku odborne spôsobilého pre proces EIA, výrobcovia menovité výkony turbín často umelo navyšujú. A to väčšinou aj o polovicu, niekedy aj o stovky percent. Pri výbere si preto porovnajte výkonové parametre viacerých turbín podobnej konštrukcie (napr. s podobnými rozmermi listov) v rôznych cenových hladinách. 

Všímajte si tiež, pre akú rýchlosť vetra je menovitý výkon špecifikovaný. Ak výrobca udáva výkon 1 kW pri 11 m/s, takáto turbína môže pri 7 m/s dosiahnuť iba 300 W. Priemerné rýchlosti vetra vo výške 10 m sú pritom v SR omnoho nižšie. Pri hraniciach s Českom a Rakúskom sú to 4 m/s, v oblasti Podunajskej nížiny 3,5 m/s a na východe iba 3 m/s. 

Spomenuté 3 m/s sú pre malé veterné turbíny (mikrozdroje) minimom. Z grafu, ktorý uvádza E. Ježík, vyplýva, že takýto alebo pomalší vietor vanie na našom území cca 30 % času. Akákoľvek turbína teda bude 30 % času v pokoji bez toho, aby vyrobila čo i len 1 W.  

Čo sa týka výkonu, rozumným maximom je 1 kW veterná turbína, ako sme už písali v článku o energetickej nezávislosti. Výkonnejšia vám pri slabom vetre nepomôže a pri silnom, naopak, nabijete batérie doplna už za pár hodín a elektrinu nebudete mať kam dávať.  

Dôležitý je typ rotora aj bezpečnosť 

Podľa konštrukcie rotora môžeme veterné turbíny rozdeliť na niekoľko skupín: 

Horizontálny rýchlobežný rotor – Horizontálne rotory sa označujú skratkou HAWT (horizontal axis wind turbine) a majú os otáčania rovnobežne so zemou (podobne ako vrtuľa lietadla, ktoré je na zemi). Tie rýchlobežné sa skladajú z 1 – 4 lopatiek a majú najvyššiu účinnosť, teoreticky až 58 %. Sú preto najčastejšie používané na výrobu elektriny, či už v malých turbínach, alebo veterných elektrárňach. 

Horizontálny pomalobežný rotor – Skladá sa z väčšieho počtu lopatiek (obvykle 12 – 24) a dosahuje max. teoretickú účinnosť iba 34 %. Pomalobežné rotory sa používajú napr. na čerpanie vody – poznáte z filmových záberov amerických alebo afrických stepí.  

Vertikálny rotor – Označuje sa skratkou VAWT (vertical axis wind turbine) a má os otáčania kolmo k zemi. Vertikálne rotory sú menej nápadné ako horizontálne a výrobcovia pri nich často sľubujú vysokú účinnosť. V skutočnosti za HAWT turbínami zaostávajú nielen čo sa týka účinnosti, ale aj bezpečnosti.  

Rotor prostredníctvom prevodovky poháňa generátor – používajú sa asynchrónne aj synchrónne s permanentnými magnetmi, pri domácich turbínach aj jednosmerné. Nevyhnutný je regulátor, ktorý zabezpečí stabilné napätie pri meniacej sa rýchlosti vetra. Vo veternej elektrárni ho nahrádzajú komplexné riadiace obvody, ktoré sa starajú o čo najvyššiu účinnosť, bezpečnosť a kvalitu vyrábanej elektriny.  

Nevyhnutnou výbavou veternej turbíny sú bezpečnostné mechanizmy, ktoré zaistia, aby sa pri prudkom vetre lopatky rotora nepremenili na letiace projektily. Výrobcovia používajú rôzne opatrenia: 

• Materiál listov – Mal by byť pevný a ľahký, pri kvalitných turbínach sú to napríklad uhlíkové vlákna. Nekvalitné veterné turbíny majú lopatky z mäkkých plastov. Tie sa pri silnejšom vetre deformujú, čo okrem bezpečnosti zhoršuje aj účinnosť. Samozrejme, odolnú konštrukciu by mala mať celá turbína, ak ju chcete považovať za bezpečnú. 
• Elektrodynamická brzda – Vstavané relé prepojí vinutie do skratu alebo pripojí brzdný rezistor. Generátor začne rotor brzdiť a zabráni, aby sa roztočil nad prípustné otáčky. 
• Naklápanie lopatiek – Lopatky sa v prípade príliš prudkého vetra natočia tak, aby boli rovnobežné so smerom vetra. Ten ich bude obtekať namiesto toho, aby ich roztáčal plnou silou. 
• Natáčanie turbíny – Celá turbína sa na stožiari otočí tak, aby vietor fúkal na lopatky zboku a pôsobil čo najmenšou silou.  

Pripravte si pár tisícok eur 

Veterné turbíny môžete použiť ako zdroje malého napätia, napríklad na chate (12, 24 alebo 48 V, podľa typu turbíny a regulátora). Na uchovanie vyrobenej elektriny vám poslúžia batérie – tak ako pri fotovoltických paneloch. Do systému môžete doplniť aj striedač, ktorý malé napätie premení na 230 V, resp. trojfázových 400 V vhodných na napájanie domu či budovy. Po dohode s dodávateľom elektriny ju budete môcť dodávať aj do siete, budete však potrebovať špeciálny striedač, čo celú investíciu predraží.  

Čo sa týka ceny, samotnú 1 kW veternú turbínu s regulátorom (bez batérií a striedača) kúpite od 1 000 do cca 2 500 €, v závislosti od kvality vyhotovenia. Ak započítate batérie, cena hravo prekročí 3 000 € a dostanete sa na podobnú výšku investície ako pri fotovoltike.  

Investíciu by vám mohli odľahčiť dotácie, avšak iba teoreticky. Štát v súčasnosti poskytuje dotácie v rámci programu Zelená domácnostiam III na fotovoltiku, tepelné čerpadlá a kotly na biomasu. Pôvodne sa počítalo aj s veternou energiou, konkrétne 500 € na každý kW výkonu, max. 1 500 €.  

Odkedy sme však písali o programe Zelená domácnostiam, stanovisko na štátnej webovej stránke sa nezmenilo a stále hovorí, že na veterné turbíny momentálne podporu nie je možné čerpať.