Atlas małej energetyki wiatrowej 1x1 km (AMEW-PL)
W badaniu oceniono potencjał użytkowy turbin wiatrowych w Polsce na podstawie godzinnych pomiarów prędkości wiatru w okresie 2018-2023 z 269 stacji pomiarowych sieci IMGW-PIB. Do oceny wytwarzania energii wiatrowej w 173 lokalizacjach o wystarczającej kompletności danych (>95%) zastosowano ogólną krzywą mocy.
Średni 6-letni współczynnik wykorzystania mocy (Capacity factor, CF, %) dla badanych lokalizacji wyniósł zaledwie 328 kWh/kW. Tylko 13 lokalizacji (7.5%) osiągnęło CF powyżej 10%, przy czym najwyższe wartości – do 20% – odnotowano jedynie w stacjach bezpośrednio nad Bałtykiem.
Analiza dziennych profili generacji dla małych turbin wiatrowych w różnych miesiącach wykazała, że przeciętna lokalizacja (zielona linia) osiąga szczyt generacji około południa do godziny 13:00, co pokrywa się ze szczytową mocą systemów fotowoltaicznych zorientowanych na południe. Ten południowy szczyt wynika z turbulencji cieplnych, które zwiększają prędkość wiatru, szczególnie na niższych wysokościach, tj. do 10 m n.p.g. Dodatkowo, do wspomnianego efektu przyczyniają się dobowe wzorce mieszania powietrza związane z ogrzewaniem w wyniku promieniowania słonecznego. Chropowatość powierzchni i tarcie dodatkowo wpływają na zachowanie wiatru, ale dzienne turbulencje cieplne pomagają przezwyciężyć te efekty, zwiększając przechwytywanie energii. Wspomniane czynniki meteorologiczne wyjaśniają łącznie, dlaczego małe turbiny wiatrowe często generują więcej energii w ciągu dnia.
Najważniejsze wnioski i wyniki symulacji
-
Warunki wiatrowe na wysokości 10 m nad poziomem terenu są zazwyczaj bardzo niekorzystne dla turbin wiatrowych. Średni współczynnik wydajności dla wszystkich lokalizacji w latach 2018-2023 wynosił 328 kWh/kW – trzy razy mniej niż wartość wydajności dla systemów fotowoltaicznych w Europie Środkowej
-
Lokalizacje o bardzo niskim współczynniku mocy wykazują również niskie wskaźniki zużycia własnego. W przypadku większości systemów o średnim współczynniku wydajności przekraczającym 5 proc., zużycie własne waha się od 20 do 40 proc. W lokalizacjach wykorzystujących energię wiatrową, gdzie współczynnik mocy przekracza 10 proc., zużycie własne waha się od 25 do prawie 55 proc. w najbardziej wietrznych miejscach.
-
Małe turbiny wiatrowe charakteryzuje mniejsza zależność od sieci elektrycznej. Natomiast z racji tego, że generacja małych i dużych turbin wiatrowych jest silnie skorelowana, korzyści wynikające z produkcji energii we własnej instalacji będą znikome, jeśli energię z sieci będzie można kupić taniej korzystając z taryf dynamicznych.
-
Poziom uśrednionego aktualnego kosztu energii (LCOE) dla małych turbin wiatrowych w Polsce jest znacznie wyższy niż dla instalacji fotowoltaicznych. Nawet w najbardziej optymistycznym scenariuszu, zakładającym bardzo niskie koszty inwestycyjne, LCOE wynosi co najmniej 0,23 EUR/kWh.
W artykule zwrócono uwagę na istotne ograniczenia analizy wynikające z wykorzystania jedynie danych ze stacji IMGW-PIB, które mogą nie być w pełni reprezentatywne dla większego obszaru . Autorzy podkreślają, że specyficzne miejsca, np. położone na wzniesieniach terenu, mogą charakteryzować się znacznie lepszymi warunkami wietrznymi niż te rejestrowane przez stacje zlokalizowane zwykle na terenach nizinnych i otwartych. Badacze zalecają, aby przed podjęciem decyzji inwestycyjnej w przydomowe turbiny wiatrowe przeprowadzić indywidualne pomiary prędkości wiatru oraz analizę ekonomiczną przedsięwzięcia. Wskazują ponadto na rozwagę przy projektowaniu systemów wsparcia publicznego. Jest ona niezbędna aby uniknąć subsydiowania instalacji w lokalizacjach o niskim potencjale energetycznym. W ocenie autorów, bez znaczącego obniżenia kosztów lub wprowadzenia ukierunkowanych zachęt ekonomicznych, przydomowe turbiny wiatrowe będą raczej rozwiązaniem niszowym niż szeroko stosowaną alternatywą dla fotowoltaiki.
Szczegółowe wyniki analiz międzynarodowego zespołu badawczego przedstawiono w artykule „Energy potential and economic viability of small-scale wind turbines” opublikowanym na łamach magazynu Energy w maju 2025 roku.
Projekt AMEW-PL realizowany jest przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy we współpracy z Politechniką Wrocławską, przez zespół kierowany przez prof. Mariusza J. Figurskiego1 w składzie: dr B. Bochenek1, dr inż. M. Gruszczyńska1, M. Grzelczyk1, dr A. Jaczewski1, dr inż. J.Jurasz2, dr A. Mazur1, T. Strzyżewski1 i dr J. Wieczorek1.
1 IMGW-PIB Centrum Modelowania Meteorologicznego
2 Politechnika Wrocławska
Adres do kontaktu: modele@imgw.pl
