Instalace větrných minigenerátorů pro napájení soukromého domu

Podle výkonu se větrné elektrárny dělí na:

• malé do výkonu 40 kW,
• střední o výkonu od 40 do 500 kW,
• velké o výkonu od 500 kW výše.

Z hlediska konstrukce se od sebe značně liší minielektrárny s výkonem do 5 kW, které slouží především jako zdroj nízkého napětí pro rekreační objekty, rodinné domy apod., a elektrárny velkých výkonů (300 kW až 12 MW), určené k dodávce energie do veřejné elektrické sítě. Malé větrné elektrárny jsou výhodné v místech bez přípojky elektrického proudu. Proud obvykle vyrábějí pomocí stejnosměrných generátorů s výstupním napětím 12 nebo 24 V, které napájejí malé spotřebiče. Dá se přidat měnič, který dodá střídavý proud o napětí 230 V.

Závislost výkonu větrné elektrárny na průměru rotoru (graf je jen orientační, stroje od různých výrobců mohou dosahovat různých účinností a tím i výkonů)

Elektrárny velkých výkonů jsou připojené do veřejné rozvodné sítě, to znamená, že nemohou (bez zvláštních úprav) pracovat jako autonomní zdroje energie. Pro snížení nákladů na projektování a výstavbu se velké elektrárny sdružují do tzv. větrných farem. V typické farmě je jich obvykle 5 až 30. Dnes už ale není výjimkou pole stovek větrných elektráren.

Trend vývoje modernějších větrných elektráren směřuje ke stále vyšším strojům s větším průměrem rotoru. Vyšší stožár vynese rotor do oblasti výrazně vyšších rychlostí větru a větší rotor sbírá energii z větší plochy

Větrné elektrárny Janov

Největší větrnou turbínou na světě je v současnosti GE Haliade-X. Její prototyp stojí od roku 2019 na umělém poloostrově Maasvlakte v nizozemském Rotterdamu a má výkon 13 MW. Pokud všechny její testy dopadnou dobře, dostane certifikát pro komerční sériovou výrobu. Počítá se s jejím umístěním na moři (off-shore). Rotor Haliade-X má průměr 220 m, jedna rotorová lopatka je dlouhá 107 m a sotva by se vešla na fotbalové hřiště. Otáčky rotoru pokrývají kruh o ploše 38 000 m² (3,8 hektaru). Tubus je vysoký 238 m. Oproti současným turbínám pro mořské větrné farmy dokáže turbína typu Haliade-X vyrobit při srovnatelných podmínkách o cca 45 % více elektrické energie. V lednu 2020 vyrobil prototyp Haliade-X rekordních 288 MWh za 24 hodin. Tolik ještě žádná větrná vrtule na světě nevyrobila. Celoroční výroba by měla pokrýt spotřebu 16 000 domácností.

Větrná elektrárna v Janově i s vrtulí je vysoká jako dvě Petřínské rozhledny

Příkladem běžné větrné elektrárny mohou být ty, které stojí v Janově poblíž Litomyšle. Jsou zde dva stejné stroje o výkonech po 2 MW. Každá z elektráren má rotor ve výšce 80 metrů a 80 metrů je také průměr každého z rotorů. Celková výška elektrárny až do horní polohy jednoho z listů rotoru je tedy 120 metrů. Průměr paty tubusu činí 4,3 metru. Pohodlně by skrz něj projel běžný autobus. Ocelový tubus je k základové přírubě při montáži upevněn rozebíratelným spojem pomocí několika desítek masivních šroubů. Hmotnost elektrárny je 275,7 tun.

Představte si, že na sobě stojí 24 žiraf – ale ty by ve skutečnosti vážily jen 24 tun. Zkrátka žirafa není z oceli. Hmotnost jedné Janovské elektrárny by se dala přirovnat ke dvěma plejtvákům obrovským, největším současným živočichům.

Rotor janovské elektrárny musí unést váhu vrtule rovnající se třem africkým slonům

Jednotlivé listy rotoru jsou duté a jsou vyrobené ze skelných vláken, případně s výztuhami z kevlaru. Jsou dlouhé 39 m, s celkovou plochou 50 m², a každý z nich váží 6,3 tuny, tedy asi jako africký slon. Jsou usazeny do rotoru, který má průměr 80 metrů a váží 35 tun. Celá gondola pak váží 70 tun, čili víc než armádní tank. Vedle betonového podkladu je gondola druhým stabilizačním prvkem elektrárny. Díky své hmotnosti funguje jako těžítko, které tlakem shora na tubus elektrárny zabraňuje jeho rozkmitání.

Dvojlisté nebo třílisté vrtule s průměrem 80 m s výkony kolem 2 MW, kterého dosahují při rychlostech větru kolem 13 m/s, začínají pracovat při rychlosti větru kolem 3 m/s a odstavují se, pokud rychlost větru překročí 25 m/s. Všechny elektrárny s takovými vrtulemi mívají dálkový systém ovládání, automatické řízení a napájení vlastní spotřeby, systém natáčení gondoly a nastavování listů vrtule podle síly větru.