pozyskiwanie energii elektrycznej z elektrowni wiatrowych

Pozyskiwanie energii elektrycznej z elektrowni

wiatrowych 1

Natura i zasoby energii wiatru Natura i zasoby energii wiatru

2

Do rożnych obszarów Ziemi dociera rożna ilość promieniowania słonecznego. W wyniku nierównomiernego nagrzewania się mas powietrza i różnicy temperatur

wytwarzają się gradienty ciśnień, a naturalna tendencja wyrównywania ciśnieńpowoduje poziome ruchy mas powietrza, określane jako WIATR.

Powietrze przemieszcza się od miejsca, w którym jest wysokieciśnienie atmosferyczne w stronę obszaru o niższym ciśnieniu.

W →→→ NIm większa jest różnica ciśnień, tym wiatr jest silniejszy (wieje z większą

prędkością).Nie byłoby wiatru, gdyby taka sama ilość promieniowania słonecznego docierała

do wszystkich punktów globu.

Źródło: http://zielonytelefon.eco.pl

Lokalne zaburzenia prLokalne zaburzenia pręędkodkośści wiatru ci wiatru

3

Na terenach zabudowanych czy zalesionych przepływ wiatru jest zabużony. Przed przeszkodą wiatr wieje płynnie, laminarnie natomiast za przeszkodą w odległości ponad 20 wielokrotności wysokości przeszkody powstaje rozległa

strefa wiatru zaburzonego, turbulentnego nienadającego się do zagospodarowania przez turbiny wiatrowe. Strefa ta sięga do 2 krotnej

wysokości przeszkody. Z tego względu przed wyborem lokalizacji małej (przydomowej turbiny) warto sprawdzić główny kierunek wiatru i odległość

turbiny od pobliskich budynków i wysokich drzew.


ZaleZależżnonośćść prpręędkodkośści wiatru od wysokoci wiatru od wysokośści ci

4

Wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem gruntu rośnie prędkość wiatru. Zjawisko to wynika z faktu, że wszelkie obiekty znajdujące się na powierzchni jak budynki, drzewa

spowalniają wiatr stając się naturalnym hamulcem. Z tego względu w celu lepszego wykorzystania zasobów wiatru turbiny wiatrowe umiejscawia się na wysokich masztach.

]/[)(0

0 smhhVV h

hα=

gdzie: Vh = prędkość wiatru na liczonej wysokości V0 = prędkość wiatru na wysokości h0hh = wysokość, dla której liczymy prędkośćh0 = wysokość usytuowania wiatromierzaα = współczynnik szorstkości terenu

Wysokość w [m] Średnia prędkośćw [m/s]

Powierzchniowa gęstośćmocy wiatru [W/m²]

10 3,3 22 80 4,6 58 800 7,2 205


WspWspóółłczynnik szorstkoczynnik szorstkośści ci

5

Klasa szorst-kości

Współ-czynnik

αOpis terenu

1 0,0002 Morze teren otwarty na odległości >3km

2 0,005 Obszary bagienne śnieg teren bez zabudowy i roślinności

3 0,03 Płaski teren otwarty, trawa, pojedyncze budynki

4 0,1 Niskie uprawy, pojedyncze budynkj o parametrach [x/h]<20

5 0,25 Wysokie uprawy, zabudowa rozrzucona o parametrach 15<[x/h]<20

6 0,5 Parki, krzaki, zarośla, budynki o parametrach [x/h]≈10

7 1 Przedmieścia lasy

8 >2 Przedmieścia dużych miast

x-długość przeszkody, h- wysokość przeszkody

ZaleZależżnonośćść prpręędkodkośści wiatru od lokalizacji ci wiatru od lokalizacji

6Źródło: firma EcoSolar www.ecosolar.pl

ZaleZależżnonośćść energii wiatru od lokalizacji energii wiatru od lokalizacji


E [MWh/m2·a]Strefa

H=10m, α=0 H=30m, α=0

Wybitnie korzystna ≥ 1.00 ≥ 1.50

Bardzo korzystna <0.75, 1.00) <1.00, 1.5)

Korzystna <0.50, 0.75) <0.75, 1.00)

Mało korzystna <0.25, 0.50) <0.50, 0.75)

Niekorzystna <0.25 <0.50

Wartość energii użytecznej wiatru w strefach pokazanych na mapie wiatrowej Polski sporządzonej przez IMGW

Moc wiatru i turbiny wiatrowej Moc wiatru i turbiny wiatrowej

8

PW = 0,5 ⋅ ρ ⋅ v3

gdzie:PW - powierzchniowa gęstość mocy [W/m2]ρ – gęstość powietrza [kg/m3]v – prędkość powietrza [m/s]

Energia wiatru jest ściśle skorelowana z prędkością poruszającego siępowietrza oraz jego gęstością (średnio1,225 kg/m3 ).


PTW = cp ⋅ PW ⋅ A gdzie:PTW – moc turbiny wiatrowej [W] cp – współczynnik mocy (wsp. Betza) A – powierzchnia koła zataczanego przez łopaty

wirnika [m2]

MoMożżliwoliwośści wykorzystania energii wiatru ci wykorzystania energii wiatru

9

Prawo Betz'a Idealnie skonstruowana turbina wiatrowa podczas swojej pracy jest w stanie spowolnić wiatr do 1/3 jego pierwotnej prędkości w wyniku czego odzyska

59,3 % energii w nim zawartej. W rzeczywistych warunkach pracy sprawnośćturbiny jest zawsze niższa niż 59.3 % .

%,359<η


MoMożżliwoliwośści wykorzystania energii wiatru ci wykorzystania energii wiatru

10

Rzeczywisty współczynnik mocy cp dla budowanych turbin wiatrowych jest mniejszy od współczynnika idealnego ze względu na straty aerodynamiczne.

Współczynnik cp jest funkcją kąta zaklinowania (nachylenia) łopat oraz wyróżnika szybkobieżności.

Źródło: firma EcoSolar www.ecosolar.pl

SprawnoSprawnośćść wirnikwirnikóów turbin wiatrowychw turbin wiatrowych

11Źródło: firma EcoSolar www.ecosolar.plWspółczynnik szybkobieżności λ

Wsp

ółcz

ynni

k m

ocy

c p

SprawnoSprawnośćść wirnikwirnikóów turbin wiatrowychw turbin wiatrowych


Współczynnik momentu mechanicznego cm.definiowany tak samo jak współczynnik cp, z tym, że odnosi się do momentów.

Współczynnik szybkobieżności λ

Wsp

ółcz

ynni

k m

omen

tu c

m

Zasoby energii wiatruZasoby energii wiatru

13

Charles Francis Brush skonstruowałpierwszą elektrownię wiatrową o mocy

12kW w roku 1888 w Stanach Zjednoczonych. Turbina Brush'a miała średnicę 17 metrów i składała się ze 144 łopat zrobionych z drzewa cedrowego. Poul la Cour zmodernizował projekt

Brush'a. Jego koncepcja turbiny zakładała zastosowanie wirnika o kilku łopatach, co było korzystniejszym

rozwiązaniem dla generatorów elektrycznych.

Szybki rozwój małej energetyki wiatrowej w Stanach Zjednoczonych i

Europie zahamowany został przez ogólnoświatowy kryzys gospodarczy w

latach trzydziestych XX wieku a następnie przez II wojnę światową.

PodziaPodziałł turbin wiatrowychturbin wiatrowych

14Źródło: http://zielonytelefon.eco.pl

15

Zalety • cicha praca nawet przy dużych prędkościach wiatru, • odporność na wiatr o dużej prędkości, kształt wirnika

zapewnia aerodynamiczne ograniczenie prędkości obrotowej,• bezobsługowa praca zespołu prądotwórczego z uwagi na

brak połączeń ślizgowych,• rozpoczynają pracę przy niskich prędkościach wiatru.

Wady• niska sprawność do 40% (zazwyczaj ok. 20%),• ze względu na niewielką prędkość obrotową konieczny jest

generator wolnobieżny lub przekładnia której zastosowanie zmniejsza sprawność urządzenia i przyczynia się do zwiększenia emisji hałasu.


Turbina o pionowej osi wirnika (VAWT)Turbina o pionowej osi wirnika (VAWT)

16

Turbiny o osi poziomej

Zalety • posiadają wysoką sprawność do 50%, • z łatwością mogą być instalowane na wysokich masztach, co umożliwia sięganie po większe zasoby energii wiatru.

Wady• ze względu na wysoką prędkość obrotową wymagająhamulca, który przy bardzo silnym wietrze zatrzyma turbinę,

• są głośne przy szybszym wietrze,• wymagają mechanizmu naprowadzania na kierunek wiatru, • w przypadku umieszczenia generatora w gondoli wymagajązastosowania połączeń ślizgowych.


Ze względu na największą sprawność najczęściej komercyjnie stosowane są

Turbina o poziomej osi wirnika (HAWT)Turbina o poziomej osi wirnika (HAWT)

turbiny śmigłowe trzyłopatowe.

Zasoby energii wiatru w Polsce Zasoby energii wiatru w Polsce

17

Wg pomiarów IMGW:5% obszaru Polski posiada wybitnie

korzystne warunki wiatrowe,30% bardzo korzystne a blisko 60 % kraju posiada korzystne

warunki do wykorzystania energii wiatru.

Mapa poglądowa - strefy energetyczne wiatru w PolsceŹrodło: Ośrodek Meteorologii IMGW


Zasoby energii wiatru w PolsceZasoby energii wiatru w Polsce

18

Moc zainstalowana w energetyce wiatrowej w Polsce to 1095 MW (stan 30.09.2010) a w 2009 r. turbiny wiatrowe dostarczyły 1,029 TWh energii

elektrycznej. Oznacza to, że obecnie polski potencjał ekonomiczny energetyki wiatrowej jest wykorzystywany w ok. 1%

Natura i zasoby energii wiatru Natura i zasoby energii wiatru

19Kłopotliwą cechą energii wiatru jest jej duża zmienność w przestrzeni (zmiana prędkości wiatru wraz z wysokością) i w czasie.

Miesięczna zmiana prędkości wiatru dla centralnej Polski

Dzienna zmiana prędkości wiatru dla centralnej Polski

Roczna zmiana prędkości wiatru dla centralnej Polski


Charakterystyka turbiny wiatrowej Charakterystyka turbiny wiatrowej -- przykprzykłładad


Jak oszacowaJak oszacowaćć uzysk energii elektrycznej z turbiny? uzysk energii elektrycznej z turbiny? 1. Uzyskać dane o wietrzności w rejonie instalacji elektrowni np. z IMGW.

2. Odczytać moc z charakterystyki wybranej turbiny.


Prędkośćwiatru w

Prawdopodobieństwo występowania danej

prędkości wiatru w roku –dane meteorologiczne

[m/s] %1 9,82 14,43 19,04 16,55 13,86 9,97 7,18 4,69 2,7

10 1,211 1,212 013 014 015 016 017 018 019 020 0

21

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25

Prędkość wiatru [m/s]

Moc

turb

iny

[W]

3. Pomnożyć: % występowania danej prędkości wiatru w roku ×moc turbiny dla danej prędkości wiatru × liczbę

godzin w roku.

Jak oszacowaJak oszacowaćć uzysk energii elektrycznej z turbiny? uzysk energii elektrycznej z turbiny?


A B C D=A⋅B⋅C

Prędkośćwiatru w [m/s]

% występowania danej prędkości wiatru w roku – dane meteorologiczne

Moc turbiny w [W] przy danej prędkości

wiatru

Liczba godzin w roku

Uzysk energii w [Wh]

1 9,8 0 02 14,4 0 03 19 0,5 8324 16,5 1 14455 13,8 3 36276 9,9 6 52037 7,1 10 62208 4,6 15 60449 2,7 19 4494

10 1,2 23 241811 1,2 27 283812 0 31 013 0 35 014 0 39 015 0 43 016 0 47 017 0 51 018 0 55 019 0 58 020 0 60

8760

0Razem 33122

Uzysk energii elektrycznej dla rUzysk energii elektrycznej dla róóżżnych turbin nych turbin

23

Planując inwestycję w siłownie wiatrowe niezwykle istotny jest dobór siłowniwiatrowej o odpowiedniej charakterystyce.

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15

Prędkośc wiatru [m/s]

Moc

turb

iny

[%]

turbina 1

tubina 2

turbina 3

24

Stopień wykorzystania mocy w ciągu rokuPrędkość

wiatru

Częstośćwystępowania

danej prędkości wiatru w roku

Moc turbiny 1

Moc turbiny 2

Moc turbiny 3 turbiny 1 turbiny 2 turbiny 3

[m/s] [% ] [%] [% ] [%] [% ] [% ] [% ]1 1,38 0 0 0 0,00 0,00 0,002 5,35 0 2 0 0,00 0,11 0,003 11,03 3 4 0 0,33 0,44 0,004 16,52 9 11 4 1,49 1,82 0,665 19,47 20 17 10 3,89 3,31 1,956 18,39 36 26 16 6,62 4,78 2,947 13,91 60 50 29 8,35 6,96 4,038 8,31 87 71 42 7,23 5,90 3,499 3,85 100 86 58 3,85 3,31 2,23

10 1,36 90 93 67 1,22 1,26 0,9111 0,35 95 100 82 0,33 0,35 0,2912 0,07 90 96 92 0,06 0,07 0,0613 0,01 97 94 98 0,01 0,01 0,0114 0 97 90 100 0,00 0,00 0,0015 0 97 86 100 0,00 0,00 0,00

SUMA 33,39 28,31 16,58

Uzysk energii elektrycznej dla rUzysk energii elektrycznej dla róóżżnych turbin nych turbin

StopieStopieńń wykorzystania mocy dla rwykorzystania mocy dla róóżżnych turbinnych turbinw ciw ciąągu rokugu roku

25

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15


Stop

ień

wyk

rzys

tani

a m

ocy

[%]

turbina 1tubina 2turbina3

Uzysk energii dla rUzysk energii dla róóżżnych turbinnych turbin

26

33,39 [%] x 1 [kW] x 24[h/d] x365 [d/r]= 2924,9 [kWh/r]

28,31 [%] x 1 [kW] x 24[h/d] x365 [d/r]= 2479,9 [kWh/r]

d- dzień; r-rok; h- godzina

TURBINA 1

TURBINA 2

TURBINA 3 16,58 [%] x 1 [kW] x 24[h/d] x365 [d/r]= 1452,4 [kWh/r]

Zakładamy moc turbiny PTW=1kW

Okres zwrotu inwestycji w elektrowniOkres zwrotu inwestycji w elektrownięę wiatrowwiatrowąą


Zakładamy wykorzystanie turbiny o podanej charakterystyce

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 5 10 15 20 25


Moc

turb

iny

kW]


28

A B C

Prędkośćwiatru


prędkości wiatru w roku

Moc turbiny przy danej prędkości wiatru

Stopieńwykorzystania mocy

turbiny

[m/s] [% ] [%] [% ]1 10,71 0 02 33,05 0 03 36,79 0 04 16,61 5 0,83055 2,71 12 0,32526 0,13 20 0,0267 0 30 08 0 40 09 0 50 0

10 0 60 011 0 70 012 0 80 013 0 90 014 0 95 015 0 100 016 0 100 017 0 100 018 0 100 019 0 100 020 0 100 021 0 100 022 0 100 023 0 100 024 0 100 025 0 100 0

SUMA 1,1817

A B C

Prędkośćwiatru


prędkości wiatru w roku

Moc turbiny przy danej prędkości wiatru

Stopień wykorzystania mocy turbiny

[m/s] [% ] [%] [% ]1 1,38 0 02 5,35 0 03 11,03 0 04 16,52 5 0,8265 19,47 12 2,33646 18,39 20 3,6787 13,91 30 4,1738 8,31 40 3,3249 3,85 50 1,92510 1,36 60 0,81611 0,35 70 0,24512 0,07 80 0,05613 0,01 90 0,00914 0 95 015 0 100 016 0 100 017 0 100 018 0 100 019 0 100 020 0 100 021 0 100 022 0 100 023 0 100 024 0 100 025 0 100 0

SUMA 17,3884

Dla średniej prędkości=2,7 m/s Dla średniej prędkości=5,4 m/s


29

Obliczenie ilości energii, którą można uzyskać w trakcie rocznej eksploatacji siłowni wiatrowej:

1,18 [%] x 2,5 [kW] x 24[h/d] x365 [d/r]= 258,4[kWh/r]

Dla średniej prędkości=2,7 m/s

17,4 [%] x 2,5 [kW] x 24[h/d] x365 [d/r]= 3810,6[kWh/r]

Dla średniej prędkości=5,4 m/s

Obliczenie rocznego zysku

3810,6[kWh/r] x 0,6[zł/kWh]= 2286,36 [zł/r]

Założenie: Koszt siłowni wiatrowej 2,5 kW z montażem kosztuje 35 tys. zł.

Obliczenie prostego okresu zwrotu:

35 000[zł]/2286,36 [zł/r] = ok. 15 lat

d- dzień; r-rok; h- godzina

Budowa turbiny wiatrowejBudowa turbiny wiatrowej

30

Budowa turbiny wiatrowejBudowa turbiny wiatrowej

31

32

BudowaBudowagondoligondoli

Vestas V80 Vestas V80 PPTWTW=2MW=2MW

transformator

Sterownikpiasty

cylinder systemu

sterowaniałopatami

oś główna

chłodnicaoleju

sterownik VIP z konwerterem

przekładnia dźwig

hamulecpostojowy

chłodnicageneratora

generatorkoła zębate

układu kierunkowaniarama

pierścień układu kierunkowania

pias

ta w

irnik

a

łoży

sko ło

paty

wirn

ika

łopa

ta

tarcza układu hamowania wirnika układ hydrauliczny uk

ładu

blo

kow

ania

wirn

ika

Budowa turbiny wiatrowej Budowa turbiny wiatrowej VestasVestas V52 PV52 PTWTW=0,85 MW=0,85 MW


Generatory turbin wiatrowychGeneratory turbin wiatrowych


W turbinach wiatrowych stosowane są generatory:- asynchroniczne:

- klatkowe- z uzwojonym wirnikiem (pierścieniowe)

- synchroniczneW zależności od zastosowanego generatora oraz układu

sterująco-przetwornikowego wirnik (śmigło) turbiny wiatrowej może byćstałoobrotowy lub o zmiennej prędkości obrotowej.

Generatory turbin wiatrowychGeneratory turbin wiatrowych

35

Moc 80 -800kW Moc 801 -1500kW

Moc > 1500kW

indukcyjne pierścieniowe21%

synchroniczne wolnoobrotowe

23%

synchroniczne szybkoobrotowe 0%

indukcyjne klatkowe dwubiegowe

56%

indukcyjne pierścieniowe

26%

synchroniczne szybkoobrotowe

3%


2%


69%


14%

indukcyjne pierścieniowe

3%

synchroniczne szybkoobrotowe

0%


83%

Turbiny wiatrowe Turbiny wiatrowe -- generatory i przeksztageneratory i przekształłtnikitniki


Elektrownia wiatrowa Elektrownia wiatrowa zz generatorem asynchronicznymgeneratorem asynchronicznym(Schemat blokowy) (Schemat blokowy)

Elektrownia wiatrowa Elektrownia wiatrowa zz generatorem synchronicznymgeneratorem synchronicznym(Schemat blokowy) (Schemat blokowy)

Turbiny wiatrowe Turbiny wiatrowe -- generatory i przeksztageneratory i przekształłtnikitniki


Turbiny wiatrowe Turbiny wiatrowe –– regulacja mocy wyjregulacja mocy wyjśściowejciowej


Utrzymanie mocy wyjściowej na stałym poziomie jest istotnym warunkiem współpracy elektrowni z siecią energetyczną. W turbinach wiatrowych stosowane są następujące metody regulacji mocy:

- aktywna regulacja przez ustawianie kąta łopat (active pitchcontrol)

- pasywna regulacja przez przeciągnięcie (stall control)- aktywna regulacja przez przeciągnięcie (active stall control)- aktywna regulacja przez zmianę kierunku ustawienia gondoli w

stosunku do kierunku wiatru (active yaw contol)- aktywna regulacja przez zmianę obciążenia generatora (active

load control)- aktywna regulacja lotkami łopat wirnika (active aileron control)- regulacja poślizgiem generatora (przy specjalnych generatorach

asynchronicznych)

Turbiny wiatrowe Turbiny wiatrowe –– wspwspóółłpraca z siecipraca z sieciąą


Zależność mocy turbiny od prędkości wiatru powoduje:- konieczność zwiększenia rezerw mocy w innych źródłach, - utrudnione prowadzenie ruchu systemu, np. wskutek

gwałtownych zrzutów obciążenia i zmian kierunków przepływu energii w sieciach,

- trudności w planowaniu bilansu mocy i energii.

Czynniki pogarszające parametry jakości energii w sieci elektroenergetycznej spowodowane pracą turbin wiatrowych:

- wahania mocy, - wahania napięcia, - migotanie, - wyższe harmoniczne.

Turbiny wiatrowe Turbiny wiatrowe –– najwanajważżniejsze parametryniejsze parametry


- wysoka niezawodność,- możliwie niskie koszty eksploatacji i obsługi, - start (cut in) przy możliwie najniższej prędkości wiatru (3-5 m/s), - zatrzymanie (cut off) przy możliwie najwyższej prędkości wiatru (23-27m/s),

- rzeczywista żywotność powyżej 20 lat,- wysoka jakość energii oddawanej do sieci,- niskie poziomy hałasu i wibracji w miejscu instalacji.

Zasoby energii wiatruZasoby energii wiatru

43

Hałas w bliskim sąsiedztwie turbin

Szpecenie krajobrazu

Zagrożenie dla ptaków

Zalety i wady duZalety i wady dużżych elektrowni wiatrowychych elektrowni wiatrowych

44

Zalety:nie emitują zanieczyszczeń do atmosfery podczas pracy, korzystają z nielimitowanych zasobów energii wiatru (brak ryzyka wzrostu cen energii)mogą być budowane na nieużytkach (terenach wyłączonych z użytkowania)wokół dużych elektrowni wiatrowych można prowadzić uprawy

poprawiają bezpieczeństwo energetyczne uniezależniają kraj od dostaw surowców energetycznych.

Wady:wysokie koszty inwestycyjne,niezbędna jest energia tradycyjna, tzw.

zapas mocy w sieciwiatr jest bardzo zmiennyWytworzona energia nie może być

przechowywana i obciąża siećmogą przyczyniać się do destabilizacji

systemu elektroenergetycznego – wymagająsprawnie działającego rynku bilansującego, systemów gromadzenia energii .

głośna praca łopat powoduje, że nie mogąbyć budowane na terenach zamieszkałych i siedliskach zwierząt (nie dotyczy małych turbin wiatrowych),

„zanieczyszczają wizualnie środowisko”Miejsca o dobrej wietrzności zwykle

zlokalizowane są daleko od miejsc o dużym zapotrzebowaniu na energię

Elektrownie wiatrowe w PolsceElektrownie wiatrowe w Polsce

45

Rozmieszczenie mocy w energetyce wiatrowej w poszczególnych województwach Polski. Stan na 31.06.2010

Elektrownie wiatrowe na Elektrownie wiatrowe na ŚŚwieciewiecie

46

Kraj 2005 2006 2007 2008 2009Moc zainstalowana w [MW]

Stany Zjednoczone 9 149 11 603 16 819 25 170 35 159Niemcy 18 428 20 622 22 247 23 903 25 777Chiny 1 266 2 599 5 912 12 210 25 104Hiszpania 10 028 11 630 15 145 16 740 19 149Indie 4 430 6 270 7 850 9 587 10 925Włochy 1 718 2 123 2 726 3 537 4 850Francja 779 1 589 2 477 3 288 4 070Wielka Brytania 1 353 1 963 2 389 3 288 4 070Portugalia 1 022 1 716 2 130 2 862 3 535Dania 3 132 3 140 3 129 3 164 3 465Polska 83 153 276 472 725

Świat razem 59 024 74 151 93 927 121 188 157 899

Dobrym przykładem wykorzystania energii wiatru jest Dania. W tym kraju zainstalowanych jest obecnie ok. 4000 turbin, co zaspakaja ok. 20% potrzeb

energetycznych tego państwa. Obecna produkcja turbin w Danii stanowi, co do wartości trzeci produkt eksportowy tego kraju.


Rok 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Moc zainstalowana w [MW]

83,3 152 287,9 451 724,7 1 005

Produkcja energii w [GWh]

135,3 388,4 494,2 790,2 1 029 1 396

Udział w bilansieEnergetycznym [%]

0,09 0,26 0,32 0,51 0,69 0,93

Elektrownie wiatrowe najwiElektrownie wiatrowe najwięęksi producenciksi producenci


Elektrownie wiatrowe najwiElektrownie wiatrowe najwięęksi producenciksi producenci

48

Turbiny zainstalowane w Polsce stan aktualny.

Źródło: firma EcoSolar www.ecosolar.pl

Elektrownie wiatrowe etapy inwestycjiElektrownie wiatrowe etapy inwestycji


1. Wybór potencjalnych lokalizacji2. Analiza możliwości inwestycji w energię wiatrową w wybranych

miejscach3. Pozyskanie akceptacji władz miejscowych dla inwestycji 4. Aktualizacja lub przygotowanie planu zagospodarowania

przestrzennego5. Wykonanie pomiarów wietrzności przez okres przynajmniej 1 roku6. Analiza pomiarów, wielowariantowy dobór turbin, szacowanie produkcji

energii, określenie lokalizacji poszczególnych turbozespołów7. Przygotowanie wstępnego biznesplanu8. Opracowanie ekspertyzy wpływu farmy wiatrowej na sieć9. Uzyskanie warunków przyłączeniowych.10. Przygotowanie raportu wpływu inwestycji/farmy na środowisko.11. Złożenie wniosku o (wraz z wszystkimi raportami) o wydanie decyzji

środowiskowej do gminy na której terenie ma być inwestycja.

Elektrownie wiatrowe etapy inwestycjiElektrownie wiatrowe etapy inwestycji


12. Otrzymanie decyzji środowiskowej od gminy (na podstawie decyzji Regionalnej Dyrekcji Ochrony Środowiska).

13. Uzyskanie prawa do dysponowania gruntem.14. Wybór producenta i dostawcy urządzeń.15. Przygotowanie projektu budowlanego do pozwolenia na budowę.16. Szczegółowy biznesplan.17. Uzyskanie koncesji na produkcję energii elektrycznej.18. Otrzymanie pozwolenia/pozwoleń na budowę.19. Budowa.20. Umowa przedwstępna na sprzedaż energii.21. Umowa przyłączeniowa i uzgodnienie instrukcji współpracy.22. Umowy sprzedaży świadectw pochodzenia (zielonych certyfikatów).23. Otrzymanie koncesji na wytwarzanie energii.24. Otrzymanie pozwolenia użytkowania obiektu.

MaMałłe turbiny wiatrowe (MTW)e turbiny wiatrowe (MTW)

51

a) turbina Turby, b) turbina EHD, c) turbina H-Darrieusa, d) turbina Wind Rotor, e) turbina świdrowa Savoniusa, f) turbina Darrieusa o osi poziomej

Turbina o pionowej osi wirnika (VAWT)Turbina o pionowej osi wirnika (VAWT)


Najbardziej sprawną tego typu turbiną jest turbina Darrieus’a i jej odmiany.

Turbiny o pionowej osi ze wzglTurbiny o pionowej osi ze wzglęędu na niskdu na niskąą sprawnosprawnośćść i dui dużże problemy e problemy konstrukcyjne skonstrukcyjne sąą rzadko stosowane do zastosowarzadko stosowane do zastosowańń profesjonalnychprofesjonalnych

MaMałłe turbiny wiatrowee turbiny wiatrowe

53

• nie są niebezpieczne dla ptaków,• nie wymagają linii przesyłowych i homologacji• nie szpecą krajobrazu • nie emitują infradźwięków,• pracują już przy niskiej prędkości wiatru już od ok. 2 m/s• możliwość zagospodarowania energii wiatrowej na każdym terenie

odsłoniętym (typowym dla gospodarstw indywidualnych),• możliwość stosowania w terenach zabudowanych (tam gdzie występują

tzw. przeciągi na skutek spiętrzenia mas powietrza przez wysokie bloki),

Elektrownie wiatrowe Elektrownie wiatrowe ––dodośświadczenia swiadczenia sąąsiadsiadóóww


Koncern E.ON największy dostawca energii w Niemczech i właściciel wielu farm wiatrowych dokładnie zbadał sens inwestycji w dużą energetykę wiatrową.

Najważniejszy wniosek jest paradoksalny: „Przy wzroście udziału zainstalowanej mocy wiatrowej w sieci elektroenergetycznej jej wykorzystanie maleje”Przewidywania na rok 2020:Moc zainstalowana 48GW a wykorzystana 2GW

Źródło – raport E.ON 2005



Gwałtowne zmiany mocy dostarczanej do sieci z dużych farm wiatrowych i elektrowni wiatrowych dużej mocy trzeba kompensowaćkorzystając z elektrowni konwencjonalnych co wymusza ciągłe trzymanie ponad 90% mocy w elektrowniach tradycyjnych!!!

Z reguły przy większym zapotrzebowaniu energii, np. silny mróz lub mocne upały, wiatr nie wieje.

Źródło – raport E.ON 2005



Duże zmiany mocy z elektrowni wiatrowych kompensuje sięprzy pomocy elektrowni konwencjonalnych:

- Najlepiej nadają się hydroelektrownie (trzeba je jednak posiadać!)

- Turbiny gazowe muszą oczekiwać na jałowym biegu (tzw. rezerwa wirująca) – jest to niezmiernie nieekonomiczne i szkodliwe dla środowiska

- Przepustowe linie (mosty) energetyczne – trzeba je posiadać!Dania korzysta z:- Norweskich hydroelektrowni- Szwedzkich elektrowni jądrowych- Bardzo wydajnego mostu energetycznego do Niemiec (transfer

nadwyżek)Źródło – raport E.ON 2005



Dania nadwyżki energii wiatrowej sprzedaje za granicę poniżej kosztów produkcji (dopłata ok. 1 miliard DKK rocznie); podatnik duński dopłaca za wątpliwy przywilej korzystania z energii wiatru

Najnowsze tendencje na świecie to dywersyfikacja źródeł energii i powrót do turbin małej mocy, czyli większe dotacje dla małych turbin wiatrowych. W zeszłym roku takie działania podjęły, np.: Wielka Brytania, Włochy i inne kraje Europejskie.



Dywersyfikacja i rozproszenie źródeł oznacza brak obciążenia sieci przesyłowej. Oznacza też brak konieczności rozbudowy sieci. Dywersyfikacja oznacza pełniejsze wykorzystanie mocy zainstalowanych urządzeń wytwórczych wykorzystujących OZE (w tym turbin wiatrowych) niemal w miejscu wytworzenia energii bez niepotrzebnych strat przesyłowych.

DuDużże farmy wiatrowe w Polsce e farmy wiatrowe w Polsce -- prognozaprognoza


Bez dużych dotacji farma wiatrowa w Polsce jest całkowicie nieopłacalna.

W naszym kraju nie mamy niezbędnych rezerw:

- w hydroelektrowniach

- w elektrowniach konwencjonalnych

Nasza sieć przesyłowa wymagałaby gruntownej modernizacji aby była stabilna po dużym zwiększeniu mocy farm wiatrowych.

Przyłączenie dużych farm wiatrowych do sieci powoduje jedynie zwiększenie kosztów energii i użytkowania sieci bo ze względu na konieczność utrzymywania rezerw na poziomie ponad 90%, generowana przez farmy wiatrowe energia nie zmniejsza zużycia paliw kopalnych.

Elektrownie wiatrowe Elektrownie wiatrowe ––wypadkiwypadki


60 EcoSolar 2011

Dziękuję za uwagę

61

pozyskiwanie energii elektrycznej z elektrowni wiatrowych

Documents