Ogrzewanie wody z elektrowni wiatrowej

Jednym z ciekawszych pomysłów bezpośredniego wykorzystania energii pochodzącej z elektrowni wiatrowej jest ogrzewanie wody. W zależności od zastosowanej mocy oraz wietrzności terenu turbiny wiatrowe mogą zasilać grzałki zainstalowane w mniejszych lub większych zasobnikach wodnych. Energia pochodząca z elektrowni wiatrowej może zostać wykorzystana do podgrzewania ciepłej wody użytkowej a przy większych jednostkach do ogrzewania wody kotłowej w instalacji centralnego ogrzewania.

Instalacja tego typu składa się z turbiny wiatrowej zainstalowanej na zewnątrz, zestawu grzałek w zbiorniku wodnym oraz kontrolera zarządzającego pracą grzałek. Wygenerowana w turbinie wiatrowej energia jest kierowana do grzałki. W chwili zwiększania się prędkości wiatru a tym samym ilości generowanej energii rośnie napięcie układzie turbina wiatrowa - grzałka. Kontroler grzałek po przekroczeniu ustalonego poziomu przełącza układ na zasilanie drugiej grzałki (lub po prostu dołącza drugą grzałkę). W ten sposób dopiero po osiągnięciu pewnego pułapu mocy załączana jest pełna moc grzałek. Dzięki temu istnieje możliwość efektywnego wykorzystania zarówno słabych jak i silnych powiewów wiatru.

W przypadku wykorzystania turbiny wiatrowej do ogrzewania samej ciepłej wody użytkowej przyjmuje się że minimalna moc dla tego rozwiązania wynosi 2 kW. Prawidłowo zamontowana turbina tej mocy powinna wygenerować średnio na dobę około 5-10 kWh energii elektrycznej. Taka ilość ciepła ogrzeje wodę w zbiorniku 150 litrów o 35-55°C. Przy czym na co należy zwrócić uwagę ilość tej energii będzie większa zimą - statystycznie zimą wieje najwięcej wiatrów. Latem ilość wietrznych dni jest mniejsza i prędkość wiatru jest także mniejsza co powoduje że uzyski z turbin wiatrowych są w tym okresie dużo niższe. Dlatego też biorąc pod uwagę ogrzewanie wody z turbiny wiatrowej należy doposażyć system w dodatkowe źródło ogrzewania.

Minimalna turbina potrzebna do widocznego wspierania ogrzewania domu powinna mieć moc 5 kW. Do tego typu rozwiązania konieczne jest jednak zastosowanie odpowiedniej wielkości zbiornika buforowego. Wiatr w przeciwieństwie do rozwiązań solarnych ma tę cechę że jest mocno zmienny. W jeden odpowiednio wietrzny dzień potrafi przy użyciu turbiny 5 kW nagrzać zbiornik 1000 litrów od 20 do 90 stopni. W takiej sytuacji kontroler grzałek odłączy turbinę od ogrzewania bufora a pozostała energia nie zostanie wykorzystana.

Przy doborze wielkości turbiny warto posłużyć się informacją o energochłonności budynku i na tej podstawie dobrać odpowiedniej mocy generator wiatrowy i zbiornik buforowy. Przyjmuje się że aby ogrzać dobrze zaizolowany  budynek około 150 m2 z turbiny wiatrowej należy zastosować jednostkę o mocy 20 kW. Pozwoli to na niemal samodzielne ogrzewanie budynku. Jednak ze względu a niestały charakter wiatru niektórzy inwestorzy stosują mniejsze jednostki przy jednoczesnym założeniu dodatkowego źródła ciepła w postaci pieca węglowego lub kominka z płaszczem wodnym. Pozwala to na wykorzystanie większej ilość energii z turbiny wiatrowej w wietrzne dni (turbina 20 kW bardzo szybko zakończyłaby pracę po zagrzaniu całego buforu) a jednoczenie daje możliwość zabezpieczenia na dni bezwietrzne zimą. Warto rozważyć taką opcję instalacji jako kompromis pomiędzy ceną inwestycji a stopniem wykorzystania energii z turbiny o większej mocy.