www.biomasa.org/edukacja Jak produkować energię z wiatru? prezentacja dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych Prezentacja przygotowana w ramach projektu Fundacji Partnerstwo dla Środowiska współfinansowanego przez NFOŚiGW. Odnawialne i nieodnawialne źródła energii Odnawialne źródła.
Download ReportTranscript www.biomasa.org/edukacja Jak produkować energię z wiatru? prezentacja dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych Prezentacja przygotowana w ramach projektu Fundacji Partnerstwo dla Środowiska współfinansowanego przez NFOŚiGW. Odnawialne i nieodnawialne źródła energii Odnawialne źródła.
Slide 1
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 2
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 3
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 4
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 5
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 6
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 7
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 8
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 9
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 10
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 11
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 12
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 13
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 14
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 15
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 16
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 17
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 18
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 19
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 20
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 21
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 22
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 23
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 24
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 25
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 26
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 27
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 28
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 29
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 30
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 31
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 2
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 3
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 4
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 5
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 6
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 7
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 8
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 9
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 10
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 11
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 12
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 13
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 14
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 15
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 16
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 17
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 18
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 19
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 20
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 21
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 22
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 23
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 24
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 25
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 26
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 27
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 28
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 29
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 30
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Slide 31
www.biomasa.org/edukacja
Jak produkować energię
z wiatru?
prezentacja dla uczniów
szkół ponadgimnazjalnych
Prezentacja przygotowana w ramach projektu
Fundacji Partnerstwo dla Środowiska
współfinansowanego przez NFOŚiGW.
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
Odnawialne źródła energii - w skrócie OZE
to takie źródła energii, których zasoby uzupełniają się
w naturalnych procesach, co oznacza że są
praktycznie niewyczerpalne.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
Nieodnawialne źródła energii to źródła energii,
których zasoby prędzej czy później ulegną
zupełnemu wyczerpaniu.
Ocenia się, że najdłużej, bo jeszcze przez prawie 220 lat będzie
można korzystać ze złóż węgla kamiennego.
www.biomasa.org/edukacja
Odnawialne i nieodnawialne
źródła energii
ODNAWIALNE
NIEODNAWIALNE
drewno i inne rodzaje
biomasy
energia Słońca
energia wiatru
energia geotermalna
energia wody
Courtesy of DOE/NREL
węgiel kamienny
węgiel brunatny
ropa naftowa
gaz ziemny
rudy metali
pierwiastki
promieniotwórcze
www.biomasa.org/edukacja
Konwencjonalne
i niekonwencjonalne źródła energii
Obecnie produkcja energii elektrycznej odbywa się
głównie w oparciu o surowce konwencjonalne:
węgiel, ropę naftową i gaz ziemny.
Energia niekonwencjonalna nie zawsze jest energią
odnawialną. Do niekonwencjonalnych źródeł energii,
których zasoby są wyczerpywalne zaliczamy:
wodór,
magneto-hydro-dynamikę i
ogniwa paliwowe.
www.biomasa.org/edukacja
Zapotrzebowanie na energię
Potrzeby energetyczne świata gwałtownie rosną.
W 1960 roku ludzkość zużywała 142,5 EJ (1 EJ = 1018 J)
energii pierwotnej, zaś pod koniec XX w. wartość ta
wynosiła już 425 EJ.
Według przewidywań w pierwszym trzydziestoleciu XXI
wieku zapotrzebowanie świata na energię zwiększy się
jeszcze o dwie trzecie.
Gdzie w tej sytuacji znaleźć odpowiednie do wykorzystania źródła
energii, jeśli zasoby paliw konwencjonalnych wyczerpują się, a ich
spalanie wywołuje niekorzystne zmiany klimatu?
www.biomasa.org/edukacja
OZE alternatywą dla
paliw kopalnych
w obecnej sytuacji ratunkiem mogą się okazać coraz
częściej wykorzystywane odnawialne źródła energii,
na ich rosnącą popularność poza względami
ekologicznymi mają wpływ także kwestie ekonomiczne:
pozyskiwanie wyczerpujących się surowców kopalnych
staje się po prostu coraz droższe
Niektórzy eksperci przewidują, że do roku 2050 połowa
zużywanej energii pochodzić będzie właśnie ze źródeł odnawialnych.
Courtesy of DOE/NREL
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru dawniej
wykorzystanie energii wiatru znane było już w bardzo
danych czasach,
świadczą o tym osiągnięcia starożytnych żeglarzy
– np. opłynięcie Afryki przez flotę egipsko-fenicką na
przełomie VII i VI wieku p.n.e.
energię wiatru wykorzystywano nie tylko w żeglarstwie,
służyła ona także do napędzania wiatraków, które:
w starożytnej Babilonii pompowały wodę do
nawadniania upraw,
w VI-VII wieku w Persji mełły ziarno
i wyciskały winogrona,
a już od VIII w. w Holandii służyły do
wypompowywania wody z obszarów nisko położonych
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Energia wiatru obecnie
przełomowym momentem w historii wykorzystania
energii wiatru było odkrycie elektryczności,
pod koniec XIX w. podjęto pierwsze próby
wykorzystania energii wiatru do produkcji prądu,
w 1960 r. na świecie działało już ponad milion
siłowni wiatrowych,
zainteresowanie energią wiatru, tak jak i pozostałymi
OZE, wzrosło szczególnie po roku 1973, kiedy to
nastąpił kryzys energetyczny,
od tego czasu na całym świecie zainstalowano ponad
50 000 turbin wiatrowych, a energetyka wiatrowa jest
jedną z najdynamiczniej rozwijających się gałęzi
przemysłu
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
elektrownie wiatrowe wykorzystywane są przede
wszystkim do produkcji energii elektrycznej,
siłownie wiatrowe mogą być podłączone do krajowej
sieci energetycznej lub też pracować na sieć wydzieloną
i zaspokajać zapotrzebowanie energetyczne zakładu
produkcyjnego, gospodarstwa rolnego lub domu,
niektóre siłownie wiatrowe wykorzystują bezpośrednio
energię wiatru do pompowania wody, napowietrzania
zbiorników wodnych i innych celów
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Budowa turbiny wiatrowej
www.biomasa.org/edukacja
Jak powstaje wiatr?
Wiemy już, że energia wiatru jest odnawialnym źródłem
energii, wiemy też, że jej wykorzystanie stale wzrasta, do
tej pory nie powiedzieliśmy jednak, czym jest wiatr.
Wiatr to ruch powietrza, spowodowany różnicami
temperatur i ciśnień, a także działaniem związanej
z obrotowym ruchem Ziemi siły Coriolisa.
Do różnych obszarów Ziemi dociera różna ilość
promieniowania słonecznego – to powoduje powstawanie
różnic temperatur, które z kolei wywołują różnice ciśnień.
Naturalna tendencja do wyrównywania tych różnic
sprawia, że powstaje wiatr.
www.biomasa.org/edukacja
Rodzaje wiatrów
Najniższe ciśnienie panuje nad równikiem. Powietrze,
które odpływa znad tego „równikowego pasa ciszy” opada
następnie na ziemię w okolicach zwrotników,
a stamtąd rozprzestrzenia się na północ i na południe
w postaci stałych wiatrów zachodnich i zwanych też
pasatami stałych wiatrów wschodnich.
To jednak nie te, globalne wiatry, lecz charakterystyczne
dla danego obszaru wiatry lokalne mają największy wpływ
na pogodę na danym terenie.
Polskim wiatrem lokalnym jest występujący
w Sudetach i Karpatach wiatr halny.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Potencjał energii wiatru w Polsce
w Polsce najlepsze warunki wiatrowe panują na
Pomorzu i w północno-wschodnich rejonach kraju,
dużym potencjałem energii wiatru dysponują też
górzyste i pagórkowate tereny Sudetów, Beskidu
Śląskiego i Żywieckiego, Bieszczad, Pogórza
Dynowskiego, Garbu Lubawskiego i Kielcczyzny
W województwie zachodniopomorskim w miejscowości
Tymień powstaje największa polska farma wiatrowa –
zakład o mocy 50 MW,
który będzie oddany do użytku w czerwcu 2006 r.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
w Polsce
Polska posiada 58 MW mocy zainstalowanej
elektrowni wiatrowych.
To najwięcej wśród nowych członków UE, jednak w
roku 2004 nasz kraj zwiększył swój potencjał tylko o
ponad 11%, podczas gdy w Estonii – zasoby mocy
zainstalowanej wzrosły aż o 583,8%.
W roku 2003 w naszym kraju:
pracowało około 40 profesjonalnych siłowni
wiatrowych, sprzedających energię elektryczną do sieci,
a największą polską farmą wiatrową był posiadający
dziewięć elektrowni wiatrowych park w Cisowie koło
Darłowa.
www.biomasa.org/edukacja
Courtesy of DOE/NREL
Rozmieszczenie elektrowni
wiatrowych na terenie Polski
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wykorzystanie energii wiatru
na świecie
Produkcja energii wiatrowej na świecie w 2004 roku
Ameryka
Północna
15,4%
Azja
9,1%
pozostałe
1,9%
Europa
73,6%
Współcześnie szybki rozwój energetyki wiatrowej następuje
zwłaszcza na terenie Europy.
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe na świecie
Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w MW
34630
35000
30000
28835
25000
20000
15000
6678 7196
10000
2705
5000
3774
166 227
880
1501
170 246
0
Europa
Ameryka
Północna
Azja
początek 2004
Ameryka
Łacińska
Rejon Pacifiku
Bliski Wschód i
Afryka
początek 2005
W roku 2005 w 10 krajach „starej” Unii Europejskiej moc
zainstalowana elektrowni wiatrowych wynosiła 34 630 MW blisko trzy czwarte światowej mocy zainstalowanej.
www.biomasa.org/edukacja
Lokalizacja elektrowni wiatrowej
Wybierając miejsce do lokalizacji elektrowni wiatrowej
trzeba wziąć pod uwagę szereg rozmaitych czynników.
Na wybranym terenie muszą panować odpowiednie
warunki wiatrowe, to znaczy muszą tam regularnie
występować wiatry o dużej prędkości.
Elektrownie wiatrowe pracują zazwyczaj przy wietrze
wiejącym z prędkością od 5 do 25 m/s, przy czym
prędkość od 15 do 20 m/s uznawana jest za optymalną.
Zbyt duża prędkość wiatru może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia wiatraka.
www.biomasa.org/edukacja
Klasy szorstkości terenu
O szorstkości terenu decydują rzeźba powierzchni
i takie przeszkody terenowe, jak drzewa czy zabudowania.
Im niższa klasa szorstkości terenu – to znaczy im mniej
przeszkód terenowych na danym obszarze - tym większe
są tam zasoby energii wiatru
i tym lepsze warunki do budowy elektrowni.
Szorstkość terenu ma wpływ na prędkość wiatru do
wysokości jednego kilometra nad poziomem ziemi
i w promieniu 20 km.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Podłączenie do sieci energetycznej
Elektrownie wiatrowe są podłączane do sieci energetycznej.
Kwestię podłączenia do sieci można rozwiązać bądź przez:
wykorzystanie linii średniego napięcia 15kV, co pozwala
podłączyć turbinę bezpośrednio do linii, lecz uniemożliwia
instalowanie mocy większych, niż
4-6 MW, bądź też
wykorzystując linię wysokiego napięcia 110kV, co
umożliwia instalowanie większych mocy, lecz wiąże się
z koniecznością budowy stacji przekaźnikowej GPZ
15kV/110kV
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Zalety elektrowni wiatrowych
Wiatr jest odnawialnym źródłem energii.
Jego wykorzystanie do produkcji elektryczności
nie powoduje zanieczyszczeń,
nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych,
nie wiąże się też z eksploatacją zasobów,
które prędzej czy później zostaną wyczerpane.
Courtesy of DOE/NREL
Tereny farmy wiatrowej mogą być jednak
wykorzystane np. do produkcji rolnej, co stanowi
dodatkową zaletę elektrowni wiatrowych.
www.biomasa.org/edukacja
Morskie farmy wiatrowe
Morskie farmy wiatrowe mają wiele zalet, wśród których
znajduje się większa...
...stabilność wiatrów, umożliwiająca ich efektywniejsze
wykorzystanie,
...siła wiatru na mniejszej wysokości, pozwalająca na
budowę niższych wież,
...siła wiatru w miarę oddalania się od brzegu,
...przestrzeń dla lokalizacji elektrowni wiatrowych.
Wadą morskich elektrowni wiatrowych jest
konieczność budowy podwodnej sieci kablowej
i fundamentów oraz przetransportowania
na morze personelu i sprzętu.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Elektrownie wiatrowe a środowisko
Mimo, że elektrownie wiatrowe wykorzystują nieszkodliwe
dla środowiska, odnawialne źródło energii, jakim jest
wiatr, ich praca nie pozostaje bez pewnego negatywnego
wpływu na środowisko i na człowieka.
Krytykowane są zwłaszcza duże turbiny wiatrowe, które
„zanieczyszczają wizualnie środowisko”,
czyli szpecą krajobraz,
emitują uciążliwy monotonny hałas,
stanowią zagrożenie dla ptaków i nietoperzy.
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja
Wpływ na krajobraz
Elektrownie wiatrowe nie zanieczyszczają powietrza,
gleby czy wody, często się mówi o powodowanym
przez nie „wizualnym zanieczyszczeniu” środowiska.
Problem ten jest tym poważniejszy, że odpowiednie do
budowy farm wiatrowych obszary to nieraz turystyczne
tereny nadmorskie lub górskie o wysokich
walorach krajobrazowych.
Badania przeprowadzone w krajach Unii Europejskiej
pokazują jednak, że wiele osób nie uważa turbin za
nieestetyczne, a większość ankietowanych opowiada się za
dalszym rozwojem energetyki wiatrowej.
www.biomasa.org/edukacja
Emisja hałasu
Courtesy of DOE/NREL
Poza wizualnym zanieczyszczeniem środowiska,
elektrownie wiatrowe są także odpowiedzialne za
zanieczyszczenia „akustyczne”, emitują bowiem hałas.
Nie jest to co prawda dźwięk o zbyt dużym natężeniu,
problemem może jednak być jego monotonia
i uciążliwość - szczególnie przy wietrze
o małych i średnich prędkościach.
Podobny negatywny wpływ na psychikę człowiek może
mieć także odblask promieni słonecznych od obracającego
się wirnika i cień jego szybko poruszających się łopat.
www.biomasa.org/edukacja
Hałas powodowany przez
turbinę wiatrową
odległość od
turbiny w metrach
natężenie hałasu w decybelach (db)
dla turbiny o
mocy 600 kW
dla turbiny o
mocy 1650 kW
200
46,5
47,0
250
44,4
44,9
300
42,7
43,2
500
37,4
37,9
www.biomasa.org/edukacja
Redukcja emisji hałasu
głównym „sprawcą” hałasu emitowanego przez
elektrownie wiatrowe są łopaty wirnika, które
obracając się natrafiają na opór powietrza,
poza tym do powstawania uciążliwego szumu
przyczynia się także układ przeniesienia mocy, czyli
wirnik, przekładnia i generator,
im większa moc elektrowni, im starsza technologia,
im mniej aerodynamiczna konstrukcja łopat, tym
większy hałas, powodowany przez turbinę
Redukcji poziomu hałasu służy stosowanie
nowoczesnych technologii - współczesne turbiny
wiatrowe pracują ciszej od swych poprzedniczek.
www.biomasa.org/edukacja
Ograniczanie wpływu hałasu
na człowieka
Ponieważ polskie prawo wymaga, by poziom hałasu w
porze nocnej na obszarach zabudowy jednorodzinnej i
terenach wypoczynkowo-rekreacyjnych poza miastem
nie przekraczał 40 decybeli, elektrownie wiatrowe
lokalizuje się w odległości minimum 500 m od
zabudowy mieszkaniowej.
Dużo zalet mają zwłaszcza farmy wiatrowe budowane na morzu, a
zatem na obszarze o najniższej klasie szorstkości.
Dlatego instalacje z wybrzeży Bałtyku i Morza Północnego są coraz
częściej przenoszone na przybrzeżne wody morskie.
www.biomasa.org/edukacja
Zagrożenie dla ptaków
Kolejnym problemem, związanym z budową elektrowni
wiatrowych jest zagrożenie, jakie ich praca stwarza dla
ptaków, które lecąc mogą wejść w kolizję z turbiną.
Mówiąc o tym niebezpieczeństwie trzeba jednak pamiętać,
że o wiele większym zagrożeniem dla ptaków jest
energetyka konwencjonalna.
Każdego roku miliony ptaków giną, wchodząc w kolizję z
konwencjonalnymi elektrowniami, platformami wiertniczymi czy
napowietrznymi liniami energetycznymi.
Na Florydzie konwencjonalna elektrownia uśmierciła 3000
migrujących ptaków w ciągu jednej nocy.
www.biomasa.org/edukacja
Neutralizowanie zagrożenia
dla ptaków
zagrożenie, jakim są dla ptaków turbiny wiatrowe
jest tym większe, że elektrownie wiatrowe lokalizuje się
często w miejscach występowania prądów
powietrznych, wykorzystywanych także przez
migrujące ptaki,
by zmniejszyć śmiertelność ptaków, stosuje się
specjalne oznakowanie, zwiększające widoczność
elektrowni, a nowe elektrownie buduje się z dala od
tras migracyjnych ptaków,
na etapie badań jest wykorzystanie sygnałów
radiowych, których emisja mogłaby odstraszać ptaki
www.biomasa.org/edukacja
Czy w Polsce powinny powstawać
farmy wiatrowe?
Energetyka odnawialna zyskuje na popularności.
Do rozbudowy tego sektora zmuszają nas malejące zasoby
paliw kopalnych i nasilające się zmiany klimatyczne.
Zwiększenia produkcji energii ze źródeł odnawialnych
wymagają też od Polski podpisane umowy
międzynarodowe, w tym dokumenty Unii Europejskiej.
Czy w tych warunkach należy stawiać na rozwój
energetyki wiatrowej?
Czy korzyści, wynikające z wykorzystania energii wiatru
przeważają nad negatywnymi stronami budowy
elektrowni wiatrowych?
Courtesy of DOE/NREL
www.biomasa.org/edukacja