krivulja opterećenja i energija vjetra - ieee.hr · sveuČiliŠte u zagrebu fakultet...
TRANSCRIPT
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA
ZAVRŠNI RAD br. 913
KRIVULJA OPTEREĆENJA I ENERGIJA
VJETRA
Josip Kelava
Zagreb, lipanj 2009..
Josip Kelava, 0036429219
i
Sažetak
Zadatak ovog završnog rada je analizirati usklaĎenost proizvodnje električne
energije iz vjetroelektrane i potrošnje. Procjena proizvodnje vjetroelektrane je
provedena tako da je odabran jedan realni vjetroagregat i prema podacima o
brzini vjetra za odabrane lokacije u Hrvatskoj odreĎena je godišnja proizvodnja
električne energije vjetroagregata. Uzeti su podaci o brzini vjetra iz Hrvatskog
drţavnog hidrometeorološkog zavoda (HDHZ) za 2006. godinu za te tri različite
lokacije. Tako dobiveni rezultati su usporeĎeni s podacima o potrošnji električne
energije u Hrvatskoj. Za odreĎivanje usklaĎenost proizvodnje iz vjetroelektrana i
ukupne potrošnje napravljene su dvije simulacije u kojima se pretpostavilo
zadovoljavanje ukupnih potreba na odreĎenoj razini ukupne potrošnje: najprije
10 % i potom 30 %.
Za sve simulacije proizvodnje i potrošnje električne energije korišten je
programski paket HOMER.
ii
Sadržaj
1. Uvod .......................................................................................................... 1
2. Iskoristivost vjetra ...................................................................................... 3
3. Izbor vjetroturbine i lokacije rada ............................................................... 5
3.1. Metode i parametri izbora lokacija ...................................................... 7
3.2. Izbor optimalne vjetroturbine ............................................................ 10
3.2.1. Suzlon S82 – 1,5 MW ................................................................ 10
3.3. Tehničke karakteristike vjetroturbine ................................................ 13
4. Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
16
4.1. Unos parametara .............................................................................. 17
4.2. Rezultati simulacije ........................................................................... 19
4.3. Optimalno rješenje rasporeda vjetroelektrana .................................. 22
4.4. Dnevna proizvodnja i potrošnja......................................................... 24
5. Stvarni vjetropotencijali u Hrvatskoj......................................................... 27
6. Zaključak ................................................................................................. 30
7. Literatura ................................................................................................. 32
iii
Popis kratica
CRO-EOL ekspertni sustav za odreĎivanje optimuma korištenja energenata i odabira motora za pretvorbu energije
AE40 tip turbinskih lopatica vjetroelektrane tipa Suzlon S82 – 1,5 MW
WASP računalni program za odreĎivanje vjetropotencijala
VE vjetroelektrana
RH Republika Hrvatska
EES elektroenergetski sustav
Popis oznaka
ukupna specifična snaga vjetra
gustoća zraka
v brzina vjetra
specifična kinetička energija vjetra
cp stupanj aerodinamičke pretvorbe
Pt transformirana snaga
iv
Popis tablica
Tablica 1. Tehničke karakteristike vjetroturbine Suzlon S82 – 1,5 MW
Tablica 2. Snaga na izlazu vjetroturbine S82 – 1,5 MW u ovisnosti o brzini
vjetra
v
Popis slika
Slika 1. Sustav za optimalni izbor vjetrogeneratora
Slika 2. Sustav za izbor lokacije postavljanja vjetroelektrane
Slika 3. Vjetroelektrana tvrtke Suzlon
Slika 4. Dio tabličnog prikaza satne brzine vjetra za jedan mjesec
Slika 5. Dijagram snage vjetroturbine u ovisnosti o brzini vjetra
Slika 6. Shema spoja proizvoĎača i potrošača u HOMER-u
Slika 7. Prikaz proizvodnje vjetroelektrana na području grada Gospića i
potrošnje električne energije u RH
Slika 8. Prikaz proizvodnje vjetroelektrana na području grada Osijeka i
potrošnje električne energije u RH
Slika 9. Prikaz proizvodnje vjetroelektrana na području grada Splita i
potrošnje električne energije u RH
Slika 10. Prikaz proizvodnje vjetroelektrana na sve tri lokacije zajedno i
potrošnje električne energije u RH
Slika 11. Prikaz 30 %-tne proizvodnje električne energije iz vjetroelektrana u
Hrvatskoj
Slika 12. Prikaz proizvodnje iz vjetroelektrana i potrošnje električne energije u
RH za jedan radni dan zimi (4.siječnja 2006.)
Slika 13. Prikaz proizvodnje iz vjetroelektrana i potrošnje električne energije u
RH za jedan neradni dan zimi (7.siječnja 2006.)
Slika 14. Prikaz proizvodnje iz vjetroelektrana i potrošnje električne energije u
RH za jedan radni dan zimi (12.srpnja 2006.)
Slika 15. Prikaz proizvodnje iz vjetroelektrana i potrošnje električne energije u
RH za jedan neradni dan zimi (15.srpnja 2006.)
Slika 16. Vjetropark na brdu Trtar iznad Šibenika
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
1
1. Uvod
Ţivimo u svijetu u kojem brzo raste potrošnja energije. Europa očekuje
povećanje potrošnje električne energije za 50 % do 2030. godine. Kada se ne bi
mijenjala europska energetska strategija, te bi godine europska uvozna ovisnost o
energiji iznosila oko 67 %.
Prošlo je vrijeme sigurne opskrbe energijom. Dani jeftine i dovoljno raspoloţive
energije su iza nas. Ovo stoljeće bit će ispunjeno borbom svjetskih ekonomskih
blokova za preostale raspoloţive energetske resurse te će dolaziti do povremenih
nestašica energije čija će cijena rasti. [3]
Europska ovisnost o uvoznim fosilnim gorivima postaje prijetnja gospodarskoj
stabilnosti. Zbog toga je vrlo vaţno da Europa razvije vlastite resurse na bazi
obnovljivih izvora energije i maksimalno promovira energetsku učinkovitost.
Europska komisija je već 2000. godine u dokumentu pod nazivom Zelena knjiga
o sigurnosti opskrbe energijom (COM 2000 769 final) upozorila da Europska unija
ima strukturalne slabosti glede energetske opskrbe i da mora preuzeti
odgovornost za svoju energetsku sudbinu. Smjernicom 2000/77EC o promidţbi
uporabe električne energije proizvedene iz obnovljivih izvora energije na
unutarnjem trţištu električne energije daje se naglasak na promociju električne
energije iz obnovljivih izvora energije. Zahtijeva se pojednostavljenje nacionalnih
administrativnih procedura za ishoĎenje suglasnosti i dozvola za izgradnju objekta
na bazi obnovljivih izvora energije.
Početkom 70-ih godina, nakon prve naftne krize, postalo je jasno da energija
vjetra moţe smanjiti ovisnost o fosilnim gorivima. Zahvaljujući intenzivnim
istraţivačkim i razvojnim aktivnostima, prvi komercijalni vjetroagregati su se
pojavili 1980. godine. Daljnji komercijalni i tehnološki razvoj bio je koncentriran na
povećanje jedinične snage vjetroagregata i na smanjenje proizvodne cijene
električne energije. Visina stupa vjetroagregata je povećana od početnih desetak
na 126 metara, a jedinična snaga je povećana od 50 kW na 5000 kW. [3]
Hrvatska ima znatne prirodne potencijale za razvoj projekata vjetroelektrana,
za isplative vjetroelektrane prema trenutnom stupnju poticanja procjenjuje se da
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
2
ima više tisuća MW. Hrvatska je u procesu pridruţivanja Europskoj uniji i
prilagoĎavanje se dogaĎa na svim razinama pa tako i u elektroenergetici.
Povećanje udjela obnovljivih izvora energije u hrvatskom elektroenergetskom
sustavu odreĎeno je kvotom od 5.8 % potrošnje do 2010. godine, [2]. Prema
izračunu Ministarstva gospodarstva, rada i poduzetništva taj bi udio 2010. godine
iznosio 1139 GWh. Studijom je utvrĎeno da su apsorpcijske mogućnosti postojeće
mreţe 923 MW. Regulacijske sposobnosti elektroenergetskog sustava dodatno
ograničavaju mogućnost priključka vjetroelektrana na prijenosnu mreţu na ukupnu
snagu vjetroelektrana od 300 MW do 400 MW, [2]. Studijom se predlaţu i mjere za
povećanje prihvata vjetroelektrana u sustav:
uvoĎenje prognoze proizvodnje vjetroelektrana 48 sati unaprijed,
uvoĎenje naknada za pruţanje usluga sustavu,
nabava prekograničnih usluga sustavu,
uključivanje većeg broja elektrana u sekundarnu P/f (snaga/frekvencija)
regulaciju,
modernizacija upravljanja sustavom,
pojačavanje, proširenje i izgradnja prijenosne mreţe.
U Hrvatskoj se zasigurno moţe u idućih 5-10 godina očekivati intenziviranje
aktivnosti na području obnovljivih izvora energije. Tehnologija korištenja energije
vjetra kao najrazvijenija iz ovog spektra već sada preuzima vodeće mjesto u
Hrvatskoj, što se očituje u velikom interesu za izgradnju vjetroelektrana u
posljednjih 3 do 4 godine. Potencijalni investitori su pokrenuli velik broj mjerenja
vjetrenih prilika na mogućim lokacijama, a prema nadleţnim tijelima su upućeni
brojni zahtjevi za priključkom vjetroelektrana. U 2007. godini u Hrvatskoj je stupila
na snagu zakonska regulativa (potrebna zakonska podloga) koji omogućuju
funkcioniranje trţišta obnovljivih izvora energije.
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
3
2. Iskoristivost vjetra
Da bi se mogla predvidjeti izlazna snaga vjetroelektrane potrebno je definirati
veličine koje izravno utječu na izlaznu djelatnu snagu vjetroagregata. Pretvorba
kinetičke energije vjetra u kinetičku energiju vrtnje vratila odvija se pomoću
lopatica rotora vjetroturbine. Pri tome se rotor i vjetrogenerator nalaze na
zajedničkom vratilu (izmeĎu njih moţe i ne mora postojati odreĎeni prijenosnik). U
generatoru dolazi do pretvorbe kinetičke energije vrtnje vratila u električnu
energiju. Specifična snaga vjetra proporcionalna je trećoj potenciji njegove brzine,
a za konstantnu brzinu i površinu okomitu na smjer strujanja iznosi:
Pri čemu je:
ukupna specifična snaga vjetra, [W/m2]
gustoća zraka,
brzina vjetra.
Općenito, brzina vjetra nije konstantna pa je prosječna specifična snaga
jednaka:
Gustoća zraka funkcija je tlaka i temperature zraka. Tlak i temperatura zraka
funkcija su nadmorske visine pa se na razini mora ( =1,2 kg/m3) za specifičnu
snagu vjetra moţe pribliţno uzeti da je jednaka: .
Kinetička energija u struji zraka u vremenu t dobiva se mnoţenjem snage s
vremenom prema izrazu:
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
4
odnosno, za vremenski interval T u kojem se brzina vjetra uzima konstantnom:
gdje je specifična kinetička energija vjetra.[5]
Najveći dio ukupne kinetičke energije vjetra ne moţe se iskoristiti, odnosno
pretvoriti u kinetičku energiju vrtnje lopatice rotora jer vjetar mora nastaviti
strujanje kako bi omogućio nadolazak vjetra iza sebe. Ta činjenica naziva se Betz-
ovim zakonom, a matematički se moţe izraziti stupnjem aerodinamičke pretvorbe
koji je odreĎen kao omjer snage na vratilu vjetroturbine i raspoloţive snage u
slobodnoj struji vjetra:
gdje je:
stupanj aerodinamičke pretvorbe, (0,45 za suvremene vjetroturbine),
transformirana snaga.
Najveća moguća vrijednost stupnja aerodinamičke pretvorbe naziva se Betz-
ovom granicom i iznosi 16/27=0,593 te se učinkovitost (stupanj djelovanja)
za iskorištenje energije vjetra nikakvim poboljšanjima ne moţe povećati iznad te
vrijednosti. Uzimajući u obzir sve gubitke pretvorbe energije u vjetroagregatu
slijedi kako se tek nešto manje od ½ početne kinetičke energije vjetra pretvara u
korisnu, električnu energiju.
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
5
3. Izbor vjetroturbine i lokacije rada
Optimalno korištenje energije vjetra za pretvorbu u mehanički rad ovisi o
vjetropotencijalu lokacije, optimalno izabranoj vjetroturbini za rad na ovim
potencijalima i usklaĎenosti s prirodnim i društvenim okruţenjem. Ako je unaprijed
dana lokacija, potrebno je utvrditi vjetropotencijale pomoću karata vjetrova regije i
potvrditi mjerenjem u trajanju od godinu dana. Potrebno je provjeriti mogućnost
uklapanja u okolinu lokacije i potom odabrati optimalnu vjetroturbinu. Ako se pak
traţi ispitivanje većeg područja regije, otoka ili drţave radi odreĎivanja ukupnog
iznosa tehnički iskoristivog vjetropotencijala, potrebno je pronaći optimalne
lokacije i optimalne vjetroturbine.
Tijekom posljednja dva desetljeća razvijeni su ekspertni sustavi za odreĎivanje
optimuma korištenja energenata i odabira motora za pretvorbu energije. Početkom
devedestih postavili su prof.dr.sc Ljiljana Pilić-Rabadan, dipl.ing. strojarstva iz
Splita, i suradnici koncepciju ekspertnog sustava za korištenje energije vjetra koji
je potom usavršavan, [1]. Sustav nazvan CRO-EOL čini povezanu otvorenu
računalnu strukturu u kojoj su objedinjene baze podataka i baze znanja svih
parametara za optimalni izbor lokacije rada i vjetrogeneratora. Reducirana shema
strukture prikazana je na slici 1.
Slika 1. Sustav za optimalni izbor vjetrogeneratora [1]
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
6
Baze podataka o lokacijama za svaku pojedinačnu lokaciju trebaju se
kompletirati (geografsko i fizičko odreĎenje, orografija tla, komunikacije i
infrastruktura). Svi postojeći podaci o vjetropotencijalima, karti vjetrova ili podaci
mjerenja ili osmatranja su temeljna informacija o predmetnom području. Podaci iz
baze obraĎuju se pomoću odgovarajućih programa u prikladnu formu za daljnji rad
ekspertnog sustava što je sadrţano u bazi znanja. Baza znanja sadrţi takoĎer
program s mehanizmom eliminacije i rangiranja istraţivanih lokacija prireĎujući
potrebno za optimalni izbor u mehanizmu odlučivanja. Baze vjetrogeneratorskih
sustava, koji se mogu naručiti na svjetskim trţištima, okupljaju sve potrebne
tehničke i ekonomske podatke i značajke pojedinih vjetrogeneratorskih jedinica
različitih tipova i veličine. Pomoću ovih podataka i značajki rada, programima za
simulaciju rada vjetrogeneratora i optimizaciju iz baza znanja, odabiru se
optimalne varijante. Mehanizam odlučivanja u izboru lokacija i vjetrogeneratorskih
jedinica ima dva temeljna kriterija: maksimum energije na izlazu iz jedinice uz
minimalnu cijenu.
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
7
3.1. Metode i parametri izbora lokacija
Izbor lokacije rada vjetrogeneratorskih jedinica provodi se analizom niza
utjecajnih parametara koji u konačnici odreĎuju cijenu električne energije na izlazu
iz vjetroelektrane. Dobru lokaciju u prvom redu odreĎuju dobri vjetropotencijali
kojima se moţe izloţiti veći broj jedinica. To je primarni čimbenik koji utječe na
količinu dobivene energije u pretvorbi iz vjetra. U cijenu jedinice energije ulaze svi
troškovi postojenja jedinica, dopreme i izgradnje koji su manji ako već postoje
infrastrukturni objekti (putovi, električna mreţa i drugo). Izbor lokacije
vjetroelektrane mora poštovati ekološke, planske i sigurnosne kriterije.
Iako zagaĎenje okoline i zraka radom vjetroelektrane nije u pitanju, buka koju
proizvode (u ovisnosti od tipa prijenosnika i lopatica) se ograničava propisnom
udaljenosti od objekata rada i ţivota ljudi. Sve utjecajne parametre na izbor
lokacije moţe se grupirati u sljedeće skupine: energetski parametri, tehničko-
tehnološki, ekološki, sigurnosni, prostorno-planski i drugi. Kada se odabire lokacija
na morskim prostorima postoji niz dodatnih specifičnih parametara. Primarni
značaj na izbor lokacija imaju vjetroenergetski parametri. Sveukupno raspoloţivi
energetski resurs vjetroenergetskog polja prikazuje se srednjom godišnjom
brzinom vjetra u m/s na odreĎenoj visini od tla i srednjom specifičnom snagom u
W/m2. Koliko će se godišnje dobiti od raspoloţive energije vjetra pretvorbom u
mehaničku energiju na vratilu turbine ovisi o optimalnom izboru vjetroturbine. Tu
su značajni: odnos projektne brzine vjetra turbine i srednje brzine vjetra lokacije,
visina osi nad tlom vratila vjetrogeneratora, tehnička spremnost postrojenja, ali i
značajke vjetra lokacije. Poţeljna je visoka učestalost i struktura sa niskom
varijabilnosti brzina vjetrova.
Tehničko-tehnološki parametri obuhvaćaju infrastrukturne značajke područja
koje uključuju cijenu potrebne izgradnje/dogradnje. Ovi se mogu svrstati u tri
skupine parametara: graĎevinski, elektroenergetski i prostorno-gospodarski.
Karakteristike tla utječu na cijenu izgradnje temelja vjetrogeneratorskih jedinica.
Blizina elektroenergetske mreţe odgovarajućeg napona odnosno transformatorske
stanice utječe na cijenu postrojenja.
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
8
Zadovoljenje ekoloških kriterija je imperativ izgradnje svakog objekta o čemu se
vodi računa već pri projektnoj dokumentaciji. Vjetroelektrane ne ugroţavaju
atmosferu i fizički zapremaju najmanji specifični prostor u odnosu na klasična
energetska postrojenja. One svojom izgradnjom mogu imati odreĎeni utjecaj na
ţivot i rad ljudi, ptice i njihove migracijske putove, ostale ţivotinjske vrste i njihova
staništa i estetsko uklapanje u vizure okoliša. Vjetroagregati zbog buke, sigurnosti
i elektromagnetskog djelovanja trebaju biti na preporučenim udaljenostima.
Na primjer, vjetrogenerator od 300 kW treba biti postavljen na udaljenosti od:
naselja 300-1000 m,
javnih prometnica 0-170 m,
ţeljezničkih pruga 60 m,
dalekovoda 40-100 m,
radio i TV odašiljača 200-600 m,
zrakoplovne luke 4000-6000 m,
navigacijskog sustava 500-1000 m.[1]
Sigurnost rada vjetroelektrane nalaţe izbor lokacije na području sigurnom od
seizmičkih poremećaja, ali i onog gdje nisu pojačani vjetrovi na olujne jakosti
uvjetovani konfiguracijom područja. Prostorno planski parametri uključuju
mogućnosti uklapanja vjetroelektrane u planove razvoja uţeg i šireg područja uz
moguće širenje kapaciteta vjetroelektrana.
Postupak izbora lokacija provodi se u dvije faze: prva je eliminacijska, a druga
rangirajuća faza. Obje faze se provode na dvije razine, makro i mikro prostora.
Postupak eliminacije se zasniva na temelju usvojenih kriterija da bi se postigao
odreĎeni cilj bez obzira na druge kriterije. Tako eliminiranje svih ekološki
zaštićenih prostora bez obzira na visinu vjetropotencijala na njima je prvi korak.
Tu spadaju i druge vrste zaštićenih prostora i kulturnih spomenika te i
urbanizirana područja uključujući potrebne udaljenosti od ovih. Mogu se postaviti i
dugi kriteriji eliminacije kao što je zaštita obalnog pojasa zadane širine ili područja,
potom područja vjetropotencijala niţeg od ekonomski opravdanog za korištenje.
Grafički prikaz metode slijeda izbora makrolokacija prikazan je na slici 2.
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
9
Slika 2. Sustav za izbor lokacije postavljanja vjetroelektrane [1]
Ako se promatraju karakteristike vjetra na području Hrvatske moţe se zaključiti
da je vjetropotencijal dobar. To ne znači da je cijeli prostor Hrvatske pogodan za
gradnju vjetroelektrana. Naime, ima mnogo vjetrovitih područja, ali je problem u
tome što vjetar u njima ne puše stalno, preslab je ili prejak. Za lokacije za koje će
se vršiti istraţivanja za gradnju vjetroelektrana u ovom radu odabrana su područja
na različitim dijelovima Hrvatske, a to su područja gradova Splita, Gospića i
Osijeka. Koriste se podaci o brzini vjetra dobiveni od Hrvatskog drţavnog
hidrometeorološkog zavoda za 2006. godinu.
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
10
3.2. Izbor optimalne vjetroturbine
Uspješnost korištenja energije vjetra pretvorbom u mehanički rad ovisi o izboru
optimalne vjetroturbine koja vrši prvi stupanj konverzije, a potom kao pogonski
stroj daje snagu pogonjenom stroju (električnom generatoru). Budući se
vjetroturbine na trţištu plasiraju u sklopu agregata s električnim generatorom i
odgovarajućim pratećim ureĎajima za voĎenje i kontrolu rada, provodi se izbor
cijelog sklopa agregata. Za analizu u ovom radu je odabrana vjetroelektrana
Suzlon S82 – 1,5 MW.
3.2.1. Suzlon S82 – 1,5 MW
Vjetroagregat S82 – 1,5 MW je dizajniran za optimalnu proizvodnju energije čak
i u područjima u kojima prevladavaju male brzine vjetra. Turbina ima čvrst dizajn
sa mogućnošću regulacije nagiba lopatica. Suzlon Flexi-slip sistem omogućava
učinkovitu kontrolu opterećenja i energije. Rad turbine je učinkovito kontroliran
pomoću Suzlon kontrolera. Ove tehnologije su se pokazale dobre u praksi. S82 –
1,5 MW je dizajnirana da izdrţi ekstremne uvjete i radi učinkovito s niskim
troškovima odrţavanja.
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
11
Slika 3. Vjetroagregat S82 - 1,5 MW tvrtke Suzlon
3.2.1.1. Turbinske lopatice
Kao i sve ostale Suzlon turbinske lopatice AE40 ima cjelokupnu integriranu
konstrukciju. Sustav proizvodnje turbinskih lopatica od izrade kalupa pa sve do
završne obrade se izvodi u suradnji izmeĎu nizozemskog tima za dizajn i
proizvodnih objekata u Indiji i Kini.
3.2.1.2. Sustav regulacije nagiba lopatica
Cjelokupni sustav regulacije nagiba lopatica je baziran na električnim motorima
sa samostalnim napajanjem električnom energijom koji omogućuju brzo i
učinkovito zakretanje lopatica. Sa razlučivošću od 0,1˚ i posebnim načinom rada
za brzo zakretanje, S82 – 1,5 MW omogućuje optimalno korištenje energije kao i
brzo i sigurno kočenje rotora.
3.2.1.3. Reduktor
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
12
U Suzlonu se uvijek davala posebna paţnja izradi reduktora. Konstrukcija je
temeljena na godinama iskustva sa vjetroturbinama u surovim okruţenjima i
standard izrade uvelike premašuje uobičajena industrijska rješenja. Procjena
snage za reduktor S82 – 1,5 MW je zapravo 1,65 MW.
3.2.1.4. Servis i održavanje
Suzlon ima tim obučenih tehničara za vjetroelektrane po cijelom svijetu koji su
usmjereni na servis, odrţavanje i praćenje rada vjetroelektrana. Cilj tehničara je
povećati proizvodnju iz energije vjetra i osigurati da turbine rade pouzdano sa
minimalnim troškovima odrţavanja tijekom njihovog vijeka trajanja. Suzlon
omogućava kontinuirane programe usavršavanja svojih tehničara na mjestima
proizvodnje i izvan njih.[7]
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
13
3.3. Tehničke karakteristike vjetroagregata
Tablica 1. Tehničke karakteristike vjetroagregata Suzlon S82 – 1,5 MW [7]
MODEL S82 – 1,5 MW
RADNI PODACI
Proračunska snaga 1500 kW
Brzina vjetra pri uključivanju 4 m/s
OdreĎena brzina vjetra 14 m/s
Brzina vjetra pri isključivanju 20 m/s
Max. podnosiva brzina vjetra 52,5 m/s
ROTOR
Tip 3 lopatice
Promjer 82 m
Kutna brzina za proračunsku snagu 15,6 – 18,4 o/min
Materijal lopatica Epoksidno prešano stakleno vlakno
Radni prostor 5281 m2
Regulacija snage Suzlon Flexy Slip System
REDUKTOR
Tip 1 planetary stupanj/ 2 spiralna stupnja
Omjer 1:95,09
Nominalno opterećenje 1650 MW
Vrsta hlaĎenja HlaĎenje prisilnim uljnim podmazivanjem
GENERATOR
Tip Jednobrzinski indukcijski generator sa klizajućim prstenovima
Brzina za proračunsku snagu 1511 o/min
OdreĎena proračunska snaga 1500 kW
Napon 690 V AC (izmeĎu faza)
Frekvencija 50 Hz
Izolacija Klasa H
Kućište IP 54/IP 23
Vrsta hlaĎenja HlaĎenje zrakom
TORANJ
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
14
Tip Cijevni toranj sa čeličnom zavarenom pločom
Visina tornja 76 m
Visina uključujući postolje 78,5 m
SUSTAV KOČENJA
Aerodinamičko kočenje 3 nezavisna sustava sa zakretanjem lopatica
Mehaničko kočenje Sustav kočenja hidrauličkim diskovima
SUSTAV OKRETANJA
Tip Električni motor za okretanje
Nosač Poliamidni klizni nosač sa zupčanikom
Zaštita Kabelski upleteni senzor
SISTEM LOPATICA
Tip 3 nezavisna sustava lopatica sa baterijskom rezervom napajanja za svaku lopaticu
Radni raspon -5˚ do +90˚
Razlučivost 0,1˚ do 10˚
KONTROLER Suzlon sustav kontrole sa slijedećim glavnim značajkama:
kontrola odlazne snage/ograničenja
kontrola radne snage
mjerenje mreţe
low voltage ride through (LVRT)
mjerenje vremenskih prilika
vremensko usklaĎivanje
statistike
Klasa vjetra III a
Cetifikati i standardi GL (T-GL-009A-2007)
Status kvalitete ISO 9001:2000
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
15
Tablica 2. Snaga na izlazu vjetroturbine S82–1,5 MW u ovisnosti o brzini vjetra [7]
Brzina vjetra
[m/s]
Snaga na izlazu
[kW]
4 1
5 99
6 263
7 466
8 709
9 974
10 1219
11 1382
12 1438
13 1473
14 1500
15 1500
16 1500
17 1500
18 1500
19 1500
20 1500
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
16
4. Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
Općenito govoreći, postojanje i rad svakog elektroenergetskog sustava vezano
je za trajnu statičku i dinamičku ravnoteţu izmeĎu utrošene i proizvedene energije
u svakom trenutku. Govoreći o potrošnji istodobno se posredno govori o
proizvodnji energije, ali i o načinu rada sustava. Bez trajne statičke i dinamičke
ravnoteţe proizvodnje i potrošnje nema nijednog elektroenergetskog sustava ni
energije uopće.
HOMER je optimizacijski računalni program za modeliranje distribuirane
proizvodnje električne energije, koji pojednostavljuje zadatak procjene isplativosti
modeliranih sustava sastavljenih od neobnovljivih i obnovljivih izvora. Verzija koja
je korištena u ovom radu je v2.67 Beta.
HOMER omogućava definiranje modela s ulaznim podacima, koji opisuju
tehnološke izbore, cijene komponenata i raspoloţivost resursa. HOMER
upotrebljava unesene podatke za simulaciju konfiguracija sustava ili kombinaciju
komponenata i generira rezultate koji se mogu vidjeti kao lista ostvarivih
konfiguracija sortiranih prema cijeni. Rezultati simulacija u različitim tablicama i
grafovima pomaţu pri usporedbi konfiguracija i ocjenjivanju prema njihovim
ekonomskim i tehničkim vrijednostima.
Cilj ovog rada je kvantitativna usporedba proizvodnje i potrošnje električne
energije.
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
17
4.1. Unos parametara
Simulacija godišnje proizvodnje vjetroagregata se izvodi za tri lokacije, za
područje gradova Splita, Gospića i Osijeka. Podaci o brzini vjetra dobiveni od
Hrvatskog drţavnog hidrometeorološkog zavoda za 2006. godinu su različiti za
pojedine lokacije tako da je potrebno napraviti tri simulacije. Podaci koji su
dobiveni sadrţe brzine vjetra izmjerene svakih deset minuta što ukupno iznosi
52560 podataka za pojedinu lokaciju. Ti podaci se pomoću jednostavnog
programa mogu prebaciti u tablični ili standardni oblik (slika 4).
Slika 4. Dio tabličnog prikaza satne brzine vjetra tijekom jednog mjeseca
U tabličnom i standardnom obliku više nisu podaci izmjereni svakih deset
minuta nego su preračunati u satne vrijednosti. Osim brzine vjetra koja je potrebna
za simulaciju postoje i nepotrebni podaci kao što je smjer vjetra, sati, dani itd.
Pomoću programa koji je napisan u programskom jeziku C++ se mogu izdvojiti
podaci o brzini vjetra iz tabličnog oblika, a pomoću programa napisanog u
programskom jeziku Java se mogu izdvojiti podaci iz standardnog oblika što
ukupno iznosi 8760 podataka za jednu godinu. Ti podaci se prebace u tekstualnu
(*.wnd) datoteku koju moţemo učitati u program HOMER opcijom „Import hourly
data file“ (Unesite datoteku satnih vrijednosti) da bi se rasporedili na dvanaest
mjeseci u godini.
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
18
Kada se unesu podaci o vjetru potrebno je izraditi vjetroagregat tipa Suzlon S82
- 1,5 MW. Kod polja „Turbine type“ klikne se na „New“ i unesu podaci o snazi
vjetroagregata, odnosno koliku snagu vjetroagregat proizvodi za pojedinu brzinu
vjetra. Naposljetku se prikaţe dijagram snage kao na slici 5.
Slika 5. Dijagram snage vjetroturbine u ovisnosti o brzini vjetra
U tablicu „Quantity“ moţe se upisati koliko vjetroagregata se simulira (npr. prvi
put 50 vjetroagregata, drugi put 75, treći put 100, itd.). Vjetroagregat se postavi na
opciju AC tako da se ne mora preko ispravljača spajati na mreţu što predstavlja
pojednostavljenje za ovu analizu. Kada se unesu svi podaci shema proizvoĎača
električne energije i potrošača izgleda kao na slici 6.
Slika 6. Shema spoja proizvođača i potrošača u HOMER-u
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
19
4.2. Rezultati simulacije
U prvom koraku odabrano je po 150 vjetroagregata tipa Suzlon S82 - 1,5 MW
(ukupne snage 225 MW) za svaku lokaciju. Zelena krivulja na grafovima
predstavlja ukupnu proizvodnju vjetroagregata, a plava ukupnu potrošnju
Republike Hrvatske tijekom jedne godine.
Slika 7. Prikaz proizvodnje vjetroelektrana na području grada Gospića i
potrošnje električne energije u RH
Na slici 7 se vidi da je proizvodnja 150 vjetroelektrana na području Gospića
najveća u prva četiri i zadnja dva mjeseca u godini. Samo u nekim mjesecima
doseţe proizvodnju do 200 MW i to sredinom siječnja, tijekom druge polovice
veljače i prve polovice oţujka pa ponovno krajem prosinca. Najmanje energije se
proizvodi u ljetnim mjesecima. Prosječna proizvodnja elektrana je 66,5 MW, a
prosječna potrošnja Republike Hrvatske 2200 MW. Iz toga proizlazi da
vjetroelektrane snage 225 MW na području Gospića mogu pokriti svega 3,02 %
potrošnje.
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
20
Slika 8. Prikaz proizvodnje vjetroelektrana na području grada Osijeka i potrošnje
električne energije u RH
Na slici 8 je vidljivo da je najveća proizvodnja u Osijeku tijekom siječnja, veljače
i oţujka te krajem godine. Naravno da je svaka godina u većoj ili manjoj mjeri
posebna, ali je vrlo vjerojatno da će i u narednim godinama upravo ti mjeseci biti
najproduktivniji. Pad proizvodnje očituje se od travnja do rujna. Na prvi pogled
proizvodnje električne energije iz vjetroelektrana na područjima gradova Gospića i
Osijeka se ne razlikuju puno (prosječno 68,02 MW), osim u oţujku i travnju, pa se
moţe zaključiti da će i proizvodnja na području Osijeka moći pokriti svega 3 %
potrošnje električne energije Republike Hrvatske.
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
21
Slika 9. Prikaz proizvodnje vjetroelektrana na području grada Splita i potrošnje
električne energije u RH
Na slici 9 je vidljivo da proizvodnja vjetroelektrana na području Splita ima
najveće oscilacije. Tijekom prva četiri i zadnja četiri mjeseca u godini očituje se
proizvodnja koja se često kratkotrajno penje i do 200 MW, ali isto su tako očiti i
nagli propadi snage kojima je uzrok vjetar koji puše na mahove (bura) i često puše
u Dalmaciji u jesenskim i zimskim mjesecima. Tijekom ljeta proizvodnja je slaba jer
nema dovoljno brzog vjetra koji minimalno mora iznositi 4 m/s da bi vjetroelektrana
uopće počela proizvoditi. UsporeĎujući grafove proizlazi da je najbolja proizvodnja
na području grada Osijeka. Prosječna proizvodnja 150 vjetroelektrana na području
Splita je 60,5 MW i ona bi mogla pokriti oko 2,75 % potrošnje električne energije
Hrvatske.
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
22
4.3. Optimalno rješenje rasporeda vjetroelektrana
Rezultati simulacije su pokazali da je od tri izabrane lokacije najbolja ona na
području grada Osijeka, iako se proizvodnja u ostalim gradovima ne razlikuje puno
(u Osijeku se proizvede prosječno samo 1,7 MW više nego u Gospiću i 7,7 MW
više nego u Splitu).
Proteklih nekoliko godina u Hrvatskoj pojavio se veliki broj privatnih tvrtki i
potencijalnih investitora koji su pokrenuli aktivnosti pripreme izgradnje
vjetroelektrana. Potencijalni kapital je uglavnom inozemni, najviše iz Njemačke,
nešto iz Španjolske i drugih zemalja. Ako je npr. investitor odlučio postaviti na
području Republike Hrvatske 450 vjetroelektrana optimalno bi bilo da je što veći
broj u području veće proizvodnje. Naravno, nije moguće sve vjetroelektrane
postaviti samo na jednu lokaciju zbog prostornog ograničenja. Lokacija
vjetroelektrane uvjetovana je pored odgovarajućeg vjetropotencijala i
mogućnostima prihvata prijenosne ili distribucijske mreţe, kako sam priključak na
mreţu ne bi značajno poskupio čitav projekt.
Na sljedećoj simulaciji će se prikazati proizvodnja električne energije sa svih
lokacija zajedno u usporedbi sa potrošnjom električne energije Republike
Hrvatske. Od ukupnog broja raspoloţivih vjetroagregata na područje Osijeka će
biti postavljeno njih 250, a na područja gradova Gospića i Splita njih po 100.
Slika 10. Prikaz proizvodnje vjetroelektrana na sve tri lokacije zajedno i potrošnje
električne energije u RH
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
2500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Potrošnja el. energije u RH [MW]
Proizvodnja vjetroelektrana [MW]
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
23
Ukupna instalirana snaga 450 vjetroelektrana na tri lokacije u Hrvatskoj iznosi
675 MW. Na slici 10 je vidljivo da ukupna instalirana snaga osigurava kontinuiranu
proizvodnju od 250 MW od siječnja do travnja. U svibnju i u ljetnim mjesecima
iznosi oko 100 MW. U listopadu, studenom i prosincu proizvodnja se penje na
200 MW i više. Iz toga proizlazi da vjetroelektrane mogu u prosjeku osigurati
elektroenergetskoj mreţi 25 – 30 % od svoje ukupne instalirane snage u jesen,
zimu i proljeće dok ljeti rade na 10 - 15 % instalirane snage. Ako je prosječna
potrošnja u Hrvatskoj 2200 MW, vjetroelektrane mogu osigurati oko 10 %
potrošnje električne energije.
Ako bi ţeljeli osigurati 30 % opskrbe električne energije iz vjetroelektrana na
području RH to bi značilo da bi trebali instalirati tri puta više vjetroagregata. Tada
bi ukupna instalirana snaga iznosila 2025 MW. Ako od tog broja oduzmemo
iskoristivost vjetroelektrana u RH od 25 – 30 % koju smo odredili u prethodnoj
simulaciji, moţemo očekivati proizvodnju od 500 – 600 MW. Rezultati simulacije
su prikazani na slici 11.
Slika 11. Prikaz 30 %-tne proizvodnje električne energije iz vjetroelektrana u
Hrvatskoj
Na slici 11 je vidljivo da se tijekom siječnja, veljače i oţujka moţe proizvesti 30
% električne energije iz vjetroelektrana. U ostalim mjesecima ta je proizvodnja
manja pa se ljeti proizvede 20 %, a zimi 25 % električne energije za potrošače u
Hrvatskoj.
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
2500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Potrošnja el. energije u RH [MW]
Proizvodnja vjetroelektrana [MW]
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
24
4.4. Dnevna proizvodnja i potrošnja
Potrošnja električne energije razlikuje se tijekom radnih dana i vikenda, a
posebno raste u vrijeme blagdana. Energetsku potrošnju u godini moţemo
prikazati preko karakterističnih sezonskih dana. Izaberu se ukupno četiri dana, po
dva u ljetnom i zimskom periodu, jedan radni (srijeda) i jedan neradni dan
(subota).
Na sljedećim slikama prikazani su rezultati dnevnih simulacija proizvodnje i
potrošnje 450 vjetroelektrana koje pokrivaju oko 10 % potrošnje. Zelena krivulja
predstavlja dnevnu potrošnju umanjenu za snagu koja je dobivena iz
vjetroelektrana, odnosno potrošnju koju je potrebno „pokriti“ iz drugih izvora
električne energije (hidroelektrane, termoelektrane).
Prikazani odnosi nisu kompletni jer bi za to bilo potrebno proračunavati
reprezentativne sezonske dane potrošnje i proizvodnje, a to prelazi okvire ovog
rada.
Slika 12. Prikaz proizvodnje iz vjetroelektrana i potrošnje električne energije u RH
za jedan radni dan zimi (4.siječnja 2006.)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
2500
2750
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Dnevna potrošnja el. energije u RH
Dnevna proizvodnja el. energije iz vjetroelektrana
Nova krivulja potrošnje el. energije
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
25
Slika 13. Prikaz proizvodnje iz vjetroelektrana i potrošnje električne energije u RH
za jedan neradni dan zimi (7.siječnja 2006.)
Slika 14. Prikaz proizvodnje iz vjetroelektrana i potrošnje električne energije u RH
za jedan radni dan ljeti (12.srpnja 2006.)
0
250
500
750
1000
1250
1500
1750
2000
2250
2500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Dnevna potrošnja el. energije u RH
Dnevna proizvodnja el. energije iz vjetroelektrana
Nova krivulja potrošnje el. energije
0
500
1000
1500
2000
2500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Dnevna potrošnja el. energije u RH
Dnevna proizvodnja el. energije iz vjetroelektrana
Nova krivulja potrošnje el. energije
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
26
Slika 15. Prikaz proizvodnje iz vjetroelektrana i potrošnje električne energije u RH
za jedan neradni dan ljeti (15.srpnja 2006.)
0
500
1000
1500
2000
2500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Dnevna potrošnja el. energije u RH
Dnevna proizvodnja el. energije iz vjetroelektrana
Nova krivulja potrošnje el. energije
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
27
5. Stvarni vjetropotencijali u Hrvatskoj
U ovom radu odabrane su tri lokacije na području Hrvatske i simulirana je
proizvodnja električne energije u programu HOMER ukupno 450 vjetroagregata s
tih lokacija. Ova područja su slučajno izabrana i ne predstavljaju tri najpoduktivnija
na području Hrvatske što se tiče vjetropotencijala. Naravno da postoje mnogi
čimbenici, kao što je utjecaj na elektroenergetsku mreţu i prostorno ograničenje,
koji onemogućuju instaliranje tolike količine vjetroagregata na jedno mjesto, ali su
radi potrebe simulacije u HOMER-u ipak postavljeni da se pokrije 10 % potrošnje
električne energije Hrvatske.
Svrha odabira lokacije vaţna je ponajviše radi odabira mjesta gdje će planirani
tip vjetroturbine biti maksimalno iskorišten i dati najveću količinu energije.
MeĎutim, odabirom se ţele i otkloniti mjesta na kojima postoje jake turbulencije i
velike ekstremne brzine vjetra kako bi se izbjegli kvarovi i smanjila potreba za
tehničkim odrţavanjem sustava. Kad se izdvoje neprikladne lokacije, dobiju se
“slobodna” područja za smještaj vjetroenergetskih postrojenja. Ona se meĎusobno
usporeĎuju primjenom dogovorenih mjerila, od kojih je jamačno najvaţnije srednja
godišnja brzina vjetra. Unutar slobodnih područja u vjetreno zanimljivom području
Hrvatske izdvojeno je 89 makrolokacija. Njihova je ukupna površina 1453
četvornih kilometara, što je oko 1,6 posto površine Hrvatske, [4].
Srednja je godišnja brzina vjetra na izdvojenim makrolokacijama, a na visini 25
metara iznad tla, od 3,0 do 8,0 m/s. Podaci o brzini vjetra očitani su s karata
prostorne razdiobe brzine vjetra s pomoću programa WASP. Na lokacijama sa
srednjom brzinom vjetra manjom od 5,5 m/s faktor je angaţirane snage
vjetrogeneratora manji od 0,25. To je, prema suvremenim svjetskim iskustvima,
granična vrijednost za gospodarski opravdano korištenje energije vjetra. S obzirom
na to s popisa 89 mogućih makrolokalcija izdvojeno je 29 makrolokacija sa
srednjom godišnjom brzinom vjetra 5,5 m/s ( na 25 m visine) ili većom. Ukupna
površina 29 makrolokacija s tolikom brzinom vjetra iznosi 413,8 četvornih
kilometara, što je 0,73 posto ukupne površine kopna. Na otocima, zajedno s
poluotokom Pelješcem, nalazi se 41,4 posto ukupne površine izdvojenih
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
28
makrolokacija. Preostalih 58,6 posto nalazi se u obalnom dijelu srednje i juţne
Dalmacije.
Na naznačenim makrolokacijama moguće je instalirati 779 VTG jedinica
nazivne snage 250 kW ili 533 jedinice od 500 kW ili 496 jedinica nazivne snage
750 kW. Ukupna godišnja proizvodnja energije iz jedinica nazivne snage 250 kW
moţe iznositi 375,9 GWh, iz jedinica 500 kW 605,6 GWh, a od 750 kW 792 GWh.
Prva komercijalna vjetroelektrana (VE), pod nazivom VE Ravna 1, u Hrvatskoj
izgraĎena je u kolovozu 2004. godine. Postavljena je na otoku Pagu u blizini
Novalje na području Ravna, iznad paške solane. Prema prethodnim istraţivanjima,
na toj je lokaciji srednja godišnja brzina vjetra 6,4 m/s. VE je počela operativno
raditi u godini 2005., a vjetroenergetski park sastoji se od 7 vjetroturbinskih
jedinica, od kojih je svaka nazivne snage 850 kW, te je ukupna instalirana snaga
5,95 MW. U zaleĎu Šibenika, na području izmeĎu Trtara i Krtolina, počela je 2006.
godine izgradnja VE Trtar- Krtolin. Na brdu Trtar izgraĎen je drugi u Hrvatskoj
vjetropark, zasad najveći. Sastoji se od 14 vjetrogeneratora, ukupne snage 11,2
MW (slika 11). Godišnje će proizvoditi 30 GWh energije. To je dvostruko veća
energija od one što se proizvodi u paškoj vjetroelektrani. Proizvedena električna
energija bit će dovoljna za pokriće potrošnje deset tisuća kućanstava u Šibeniku,
[4].
Slika 16. Vjetropark na brdu Trtar iznad Šibenika
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
29
Prema dosadašnjim prosudbama, na srednjem i juţnom dijelu hrvatskih
teritorijalnih voda široki pojas morskog prostora 10 km od obale ima na visini 10
metara iznad mora specifičnu snagu vjetra 250-300 W po četvornom metru, što
odgovara brzini vjetra na toj visini 6-7 m/s. Na visini vratila strojeva moţe se
očekivati brzina vjetra do 8,5 m/s. Očito ima opravdanja za procjenjivanje tehničke
iskoristivosti vjetra iznad morske površine.
Najveće procijene vrijednosti srednje godišnje brzine vjetra (iznad 8 m/s) i
snage (iznad 2000 W/km2) dobivene su u priobalju planinskih područja Velebita i
Biokova te za najviše dijelove poluotoka Pelješca, zatim za juţnodalmatinske
otoke i otok Pag. Nasuprot tome, najmanji iznosi brzine i snage vjetra su u Ravnim
kotarima, Istri (bez Učke) te na otocima Cresu i Lošinju.
Na obali i u zaleĎu na relacijama izmeĎu Rijeke i Jablanca, te Jablanca i Ravnih
kotara, kao i na otoku Pagu vjetreni potencijal potječe uglavnom od bure
(sjeveroistočni vjetar). Nasuprot tome, na juţnodalmatinskim otocima i na Pelješcu
te na području Dubrovnika i zaleĎa to je najvećim dijelom od juga (jugoistočni
vjetar). Jugo se zbog ujednačenosti puhanja i manje vrtloţnosti čini prikladnijim
vjetrom za proizvodnju električne energije iz vjetra nego li „divlja i ţestoka“ bura.
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
30
6. Zaključak
Brojni su razlozi za poticanje obnovljivih izvora energije, meĎu kojima su
najvaţniji očuvanje lokalnog i globalnog okoliša, smanjenje uvoza energenata,
sigurnost opskrbe električne energije, poticanje domaće industrije, otvaranje novih
radnih mjesta.
Vjetar predstavlja izrazito promjenjivi energetski resurs koji se ne moţe
uskladištiti. Proizvodnja električne energije iz vjetra se diljem svijeta stalno
povećava, planiraju sve veći “parkovi” i novi modeli vjetrenjača. U posljednja dva
desetljeća u Europi i svijetu instalirano je preko 100 GW snage proizvodnje
električne energije u vjetroelektranama pa je trenutak zapitati se dokle smo stigli u
Hrvatskoj.
U Hrvatskoj se od 1978. sustavno istraţuje korištenje energije vjetra. Usporedo
s time i domaća industrija prepoznala je tehnološki prihvatljiv novi proizvod s
perspektivnim trţištem. Zato se ţeljela uključiti u proizvodnju vjetroturbina, i to
suradnjom s vanjskim uglednim proizvoĎačima. Velika se pozornost usmjerava na
razradu novih modela za objektivnu fizikalnu simulaciju strujanja, kako u
područjima s mjerenjem brzine vjetra, tako i u područjima bez takvih podataka.
U ovom radu izvršene su tri simulacije u programu HOMER za područja
gradova Splita, Gospića i Osijeka. Na sva tri područja postavljeno je po 150
vjetroelektrana ukupne snage 675 MW. Područje grada Splita pokazalo je najbolje
rezultate što se tiče maksimalne trenutne proizvodnje električne energije koja je
često bila 200 MW od 225 MW instalirane snage za to područje. Ali isto tako su bili
česti propadi snage skroz do 0 MW što znači da vjetar puše na mahove. Ljeti je
proizvodnja bila puno manja nego u ostalim mjesecima, a u lipnju i u prvoj polovici
srpnja je gotovo nije ni bilo. S druge strane, na područjima ostala dva grada,
proizvodnja se ne penje često na 200 MW, ali nema niti naglih propada snage.
Ako pogledamo prosjek godišnje proizvodnje za sva tri područja posebno, vidimo
da je skoro jednak (oko 65 MW), nešto malo je veći za područje Osijeka.
Za sljedeću simulaciju vjetroelektrane su optimalno rasporeĎene. Zadrţan je isti
broj vjetroelektrana, ali je u područje Osijeka postavljeno njih 250, a u ostala
područja po 100 vjetroelektrana. Rezultati simulacije pokazali su da bi takvim
Simulacija proizvodnje električne energije računalnim programom HOMER
31
rasporedom vjetroelektrana mogli ljeti osigurati proizvodnju električne energije za
6 %, a u ostalim mjesecima oko 10 – 12 % potrošnje električne energije u
Hrvatskoj. Izvršena je simulacija i za “pokrivanje “ 30 % potrošnje električne
energije u Hrvatskoj sa ukupno 2025 MW instalirane snage u vjetroelektranama,
ali za toliku količinu se javljaju problemi prihvata prijenosne i distribucijske mreţe,
prostorno ograničenje itd.
U Hrvatskoj je odlukama o minimalnom udjelu obnovljivih izvora energije, bez
velikih hidroelektrana, u strukturi električne energije kojom energetski subjekt vrši
opskrbu kupaca predloţen iznos od 300 MW ukupno instalirane snage iz
obnovljivih izvora do 2010. godine. Za pretpostaviti je da će većina biti
vjetroelektrane s obzirom na ekonomsku isplativost. S obzirom na strukturu i
karakteristike EES-a Hrvatske, takav iznos ne bi trebao značajnije utjecati na
sustav planiranja i voĎenja EES-a. Sigurno bi se mogla bez većih problema
prihvatiti i veća snaga, ali bi u tom slučaju trebalo napraviti kvalitetniju pripremu i
ispitivanja.
Literatura
32
7. Literatura
[1] Pilić-Rabadan Ljiljana: „Vodne turbine i pumpe, vjetroturbine“, Fakultet
elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Splitu, Split, 1999.
[2] Muţinić Filip; Škrlec Davor: „Energija: Modeliranje projektnih rizika u razvoju
projekta vjetroelektrane“, Hrvatska elektroprivreda d.d., Zagreb, kolovoz 2007.
[3] Dokmanović Vladimir: „Energija: Europska iskustva u svezi prihvata
proizvodnje električne energije vjetroelektrana u elektroenergetski sustav“,
Hrvatska elektroprivreda d.d., Zagreb, kolovoz 2008.
[4] Sljerković Milan: „Vjetrovi u Hrvatskoj: Na moćnim krilima bure i juga“,
http://www.ina.hr/UserDocsImages/Ina_casopis/jesen08/75-79-energija.pdf ,
jesen 2008./75-79-energija
[5] Klarić Mario: „PredviĎanje izlazne djelatne snage vjetroelektrane uporabom
kaskadno-korelacijskih neuronskih mreţa“,
http://www.fer.hr/_download/repository/kvalifikacijski_ispit_klaric.pdf
[6] Mandić Niko; Mandić Jelena: „EGE - Energetika, gospodarstvo, ekologija,
etika: Neke karakteristike rada hrvatskog elektroenergetskog sustava 2005.
godine“, Zagreb, 2006.
[7] Suzlon energy: „PDF versions of all Product brochures“,
http://www.suzlon.com/WindTurbines.html , 2007.
[8] Majstrović Goran; Jadrijev Zdravko; Abramović Darko: „Utjecaj novog tarifnog
sustava na dnevni dijagram opterećenja“, HEP Distribucija d.o.o. DP
Elektrodalmacija Split, 2003.