Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2019 

Możliwości zastosowania turbin wiatrowych w obszarach miejskich

Possibilites of mounting wind turbines in urban environment
Termin „turbina wiatrowa zintegrowana z budynkiem” oznacza, że jest ona częścią konstrukcji budynku lub fasady
Termin „turbina wiatrowa zintegrowana z budynkiem” oznacza, że jest ona częścią konstrukcji budynku lub fasady
fot. Autorzy

W niedalekiej przyszłości budynki mają się stać obiektami całkowicie ekologicznymi, pozostającymi w ścisłej symbiozie z otaczającym je środowiskiem naturalnym, a energia elektryczna i cieplna pochodzić ma wyłącznie z odnawialnych źródeł energii, takich jak słońce i wiatr. Wymaga to zastosowania na budynkach nie tylko instalacji fotowoltaicznych, ale również turbin wiatrowych.

W artykule:

• Przegląd miejskich turbin wiatrowych
• Integracja turbin z budynkami
• Budynki przyszłości

streszczenie

Coraz większe zapotrzebowanie na energię elektryczną spowodowało wzrost zainteresowania jej miejscowym wytwarzaniem, a uwarunkowania środowiskowe dodatkowo zmotywowały do szukania ekologicznych rozwiązań. Ukierunkowało to energetykę wiatrową na środowisko miejskie. W artykule dokonano przeglądu aktualnego stanu miejskiej energetyki wiatrowej ze szczególnym uwzględnieniem różnych typów miejskich turbin wiatrowych.



abstract

In the near future, the buildings are to become completely ecological objects, remaining in close symbiosis with the surrounding natural environment. Electricity and heat are to come only from renewable energy sources such as sun and wind. This requires application on buildings not only solar installations, but also wind turbines.

Przegląd miejskich turbin wiatrowych

Na obszarach miejskich dochodzi do spotęgowania prędkości i gęstości przepływu powietrza na skutek występowania przeszkód, takich jak budynki, konstrukcje i pojazdy. Stwarza to okazję do miejscowego wykorzystania zwiększonej gęstości i prędkości wiatru. Niestety w miastach dochodzi również do zmniejszenia średniego przepływu powietrza z powodu zwiększonej szorstkości gruntu. Powstające tarcie i często zmieniający się kierunek wiatru (miejscowe turbulencje) wpływają niekorzystnie na działanie turbin wiatrowych. Dlatego zaprojektowanie wydajnych i skutecznie działających jednostek, które będą w stanie w tych warunkach efektywnie wytwarzać energię elektryczną, jest obecnie zadaniem najważniejszym [1].

Istnieje bardzo wiele rozwiązań turbin wiatrowych możliwych do zastosowania na obszarach miejskich. Różnią się one kształtem geometrycznym i osią obrotu. Podobnie jak w przypadku tradycyjnych siłowni wiatrowych, urządzenia stosowane w miastach klasyfikowane są jako turbiny wiatrowe o poziomej osi obrotu HWAT (horizontal axis wind turbines) i turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu VAWT (vertical axis wind turbines). Niektóre przykłady komercyjnie stosowanych miejskich turbin wiatrowych przedstawiono na rys. 1.


Rys. 1. Miejskie turbiny wiatrowe: a) o poziomej osi obrotu, b) o pionowej osi obrotu [1]

Bardziej sprawdzone i częściej spotykane w energetyce zawodowej są siłownie o poziomej osi obrotu, jednak w przypadku małych instalacji miejskich ich zalety nie przewyższają zalet turbin typu VAWT. Główną przyczyną tego zjawiska jest występowanie zwiększonego przepływu turbulentnego. W środowisku zabudowanym prędkość i kierunek wiatru często się zmieniają, a nieprzewidywalne turbulencje utrudniają efektywne wykorzystanie energii wiatru przez turbiny HAWT [1].

Turbiny o pionowej osi obrotu można również podzielić na dwie kategorie: turbiny Darrieusa i Savoniusa. Urządzenia te wykorzystują odmienne zasady do wychwytywania energii wiatru. Turbiny Savoniusa są stosunkowo łatwe w produkcji i cechują się niezawodnością. Wirniki Savoniusa doskonale sprawdzają się w mikroskalowych instalacjach miejskich ze względu na stosunkowo niską prędkość załączania. Z kolei turbiny Darrieusa mają dobrą wydajność i charakteryzują się niskim poziomem emisji akustycznej, a ich jedynym mankamentem jest mały początkowy moment obrotowy. Jednostki VAWT obracają się wokół osi prostopadłej do prędkości wiatru. Dzięki temu pracują właściwie w środowiskach o częstych zmianach kierunku wiatru oraz tam, gdzie występują przepływy burzliwe [1].

HAWT to najczęściej stosowane typy turbin wiatrowych. Jednak ostatnie badania pokazują, że turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu są lepiej przystosowane do zastosowań miejskich [1].

Czytaj też: Zastosowanie energooszczędnego systemu ogrzewania budynku fermy drobiu >>

Integracja turbin z budynkami

Potrzeby energetyczne budynków stanowią ponad 30% całkowitego zużycia energii elektrycznej na świecie. Dlatego wykorzystanie w obiektach budowlanych odnawialnych źródeł energii istotnie zwiększy ich udział w światowej produkcji energii. Z roku na rok coraz częściej usłyszeć można o architekturze energooszczędnej, wykorzystaniu ekologicznych źródeł energii oraz o domach niemal zeroenergetycznych czy pasywnych. Poza modnymi rozwiązaniami wykorzystującymi pompy ciepła i energię słoneczną w ostatnich latach zauważalny jest szybki rozwój energetyki wiatrowej, a właściwie stosowanie systemów wiatrowych jako części budynku [2].

Elektrownie wiatrowe, które wytwarzają energię z siły wiatru dla budynków, mają coraz nowocześniejsze kształty. Istnieje możliwość wyboru spośród wielu typów turbin wiatrowych, tak by uzyskać jak najlepsze dopasowanie do obiektu i warunków użytkowania [2].

Wyróżnia się trzy typy turbin wiatrowych występujących na budynkach:

  • turbiny wiatrowe zamontowane na budynku – building mounted wind turbine (BMWT),
  • turbiny wiatrowe zintegrowane z budynkiem – building integrated wind turbine (BIWT),
  • turbiny wiatrowe zwiększające przepływ powietrza – building augmented wind turbine (BAWT).

Turbiny typu BMWT są fizycznie powiązane ze strukturą budynku, zwykle montowane na dachach. Budynki są skutecznie wykorzystywane jako wieża do umieszczenia turbiny w pożądanym przepływie wiatru. Konstrukcja budynku musi utrzymać urządzenie zarówno pod względem obciążeń, jak i ograniczeń związanych z hałasem i wibracji. Turbiny te są zdolne do funkcjonowania w pobliżu innych budynków i mogą wykorzystać lokalnie lepsze warunki wietrzne.

Na rynku dostępnych jest wiele różnych rodzajów małych turbin wiatrowych. Rys. 2 ilustruje przykład montażu turbiny mającej wirnik o poziomej osi obrotu. Tego typu jednostki są zwykle montowane na maszcie i następnie na konstrukcji dachu. Umiejscowienie turbiny na szczycie budynku jest rozwiązaniem często wybieranym, żeby ograniczyć efekty wizualne [3].


Rys. 2. Zamontowane na dachu turbiny wiatrowe o poziomej osi obrotu [3]

Z kolei na rys. 3 zaobserwować można przykład montażu turbin z wirnikiem o osi pionowej. Są one często instalowane na konstrukcji nośnej, a następnie umieszczane na konstrukcji dachu.


Rys. 3. Zamontowane na dachu turbiny wiatrowe o pionowej osi obrotu [4]
Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[energia wiatru, turbiny wiatrowe, odnawialne źródła energii, energia wiatrowa, miejskie turbiny wiatrowe, energia elektryczna]

   12.03.2020

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Poznaj rodzaje wymienników ciepła »

Zapewnij większe bezpieczeństwo dzięki certyfikowanym pompom ppoż »
wymienniki ciepła film o pompowni ppoz
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Na czym polega hybrydowa dystrybucja ciepła »

ogrzewanie hybrydowe

 



Poznaj fenomen nowoczesnych studni wodomierzowych »

Obejrzyj 20 minutowe szkolenie z pompowni ppoż »
produkcja studni wodomierzowych film o pompowni ppoz
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Zapewnij kompleksową cyrkulację powietrza w budynku »

systemy wentylacyjne

 



Obejrzyj film z montażu pompy cyrkulacyjnej »

Na czym polega fenomen pomp wodnych »
 film pompy cyrkulacyjne pompy wodne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zaprojektować niezawodne instalacje w budynku »

innowacyjne projektowanie instalacji

 



5 sposobów na szybką i dokładną pracę w miernictwie »

Dobierz wielogazowy detektor podtynkowy »
rozwiązania pomiarowe detektor gazów
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jesteś instalatorem, ale elektryka nie jest Ci obca? Dołącz do klubu »

klub instalatora

 



Jak usprawnić obieg i odzysk wody w gospodarstwie domowym » Jaki rekuperator poleci Instalator »
kanalizacja centrale rekuperacyjne
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
6/2020

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 6/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Szczelność powietrza budynków
  • - Systemy regulacyjne HVAC i BMS
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl