Potencjał rozwoju energetyki wiatrowej na Podkarpaciu oraz jego ograniczenia

Transkrypt

1 Ireneusz Soliński Potencjał rozwoju energetyki wiatrowej na Podkarpaciu oraz jego ograniczenia Abstrakt Wykorzystanie energii wiatru w Polsce rozpoczęło się około 20 lat temu. Pierwsza elektrownia wiatrowa (o profesjonalnej konstrukcji), pojawiła się początkiem la 90- tych w północnej części Polski, konkretnie w Lisewie k. Żarnowca, a więc tam gdzie zlokalizowana została Elektrownia Szczytowo Pompowa Żarnowiec. Elektrownia ta o mocy 90 kw, była darem Duńczyków dla Polski. Tam też znajduje się rozpoczęta, a później zaniechana, budowa elektrowni jądrowej. W południowej Polsce w tym czasie, dr Zdzisław Ząber zaprojektował polską turbinę wiatrową i w Nowomagu nowosądeckim, uruchomiono produkcję prototypu turbiny o mocy 150 kw. Kilka sztuk tych turbin umieszczono m.in. w Beskidzie Żywieckim. Naukową stroną wykorzystania energii wiatru w Polsce południowo-wschodniej, zająłem się ja i zespół dwóch pracowników zatrudnionych w PAN i AGH w Krakowie. Udokumentowano zasoby energetyczne wiatru dokonując pomiarów dla sześciu lokalizacji przez okres 10 lat w rejonie Przełęczy Dukielskiej. Do pomiarów i badań wykorzystano, skonstruowany w AGH komputerowy system monitoringu energii wiatru, jako pierwsze w Polsce urządzenie do automatycznej rejestracji parametrów wiatru. Po udokumentowaniu zasobów przeprowadzono ocenę ekonomiczną opłacalności i okazało się, że rejon ten nadaje się do wykorzystania energii wiatru i pod względem mocy i energii wiatru jest porównywalny do obszaru nadmorskiego. Po opublikowaniu wyników badań, zaczęło się pojawiać zainteresowanie u inwestorów krajowych i zagranicznych budową farm wiatrowych. Byłem i jestem nadal konsultantem wielu firm zagranicznych (Vestas, Martifer, Gamesa) i krajowych. Prezentacja przedstawia wymienione wyżej aspekty, odpowiadając m.in. na pytanie Skąd się wzięły Wiatraki na Podkarpaciu? Współpraca z firmą portugalską Martifer zaowocowała bowiem, budową farmy wiatrowej o mocy 10 MW w Łękach Dukielskich. Łącznie w rejonie Podkarpacia planowane jest w najbliższym czasie zainstalowanie około 500 MW mocy w turbinach wiatrowych. A oto poniżej charakterystyczne dane o potencjale mocy i energii wiatru w rejonie oraz jego średniej rocznej prędkości. Zasoby energetyczne wiatru dla Podkarpacia: MOC WIATRU: W/m2 (Na 25 % woj. dobre i bardzo dobre warunki wiatrowe) ENERGIA (potencjał teoretyczny): 114 TWh (całe województwo bez ograniczeń) PRĘDKOŚĆ WIATRU: Na wys. 50 m - 4-6,5 m/s Na wys. 10 m - 3,1-4,9 m/s (dane empiryczne) Na wys. 50 m 4,0-7,5 m/s (według modelu) Ograniczeniami dla skali produkcji energii z wiatru w tym rejonie są; szorstkość i ukształtowanie terenu, ochrona środowiska i dostępność do sieci. Te czynniki powodują, że tylko 25 % obszaru województwa nadaje się do wykorzystania energii wiatru, zatem szacunkowa wielkość mocy możliwej do zainstalowania wyniesie: - ok MW mocy zainstalowanej - ok. 2 TWh energii elektrycznej w roku - ok.1,3 % produkcji energii elektrycznej w Polsce.

2 MAŁOPOLSKO-PODKARPACKI PODKARPACKI KLASTER CZYSTEJ ENERGII KONFERENCJA NT. LOKALNE ASPEKTY EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ Potencjał rozwoju energetyki wiatrowej na Podkarpaciu oraz jego ograniczenia PROF. IRENEUSZ SOLIŃSKI Przewodniczący Zespołu Sterującego Klastrem Rzeszów-Kraków-AGH 24 luty 2011 r. MAŁOPOLSKO-PODKARPACKI PODKARPACKI KLASTER CZYSTEJ ENERGII PLAN PREZENTACJI CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE CZĘŚĆ II. SKĄD SIĘ WZIĘŁY WIATRAKI NA PODKARPACIU CZĘŚĆ III. ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA

3 CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE Rozwój mocy energetyki wiatrowej w Polsce w latach CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE Według Polityki energetycznej Polski do 2030 r. 15% udziału energii odnawialnej w strukturze energii finalnej brutto w 2020 r. pochodzić będzie z: - wiatru, - biomasy, - biogazu, - biopaliw transportowych. Stanowić to będzie łącznie ok. 94% zuŝycia energii ze wszystkich źródeł odnawialnych.

4 CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE Zestawienie mocy wytwórczych energii elektrycznej brutto w Polsce (Polityka energetyczna...) [MW] CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE Prognoza rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce wg IEO Przewidywana moc zainstalowana: Około 13 GW w 2020 r., w tym: 11 GW - w lądowych farmach wiatrowych, 1,5 GW - w morskich farmach wiatrowych, 600 MW - w małych elektrowniach wiatrowych.

5 CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE DOPŁATY DO ELEKTROWNI WIATROWYCH 1. WYNIKAJĄ Z SYSTEMU WSPARCIA ROZWOJU ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE CENA ENERGII Z ELEKTROWNI WIATROWYCH TO: CENA RYNKOWA + WARTOŚĆ ŚWIADECTW POCHODZENIA ENERGII 2. DOTACJE DO INWESTYCJI: FUNDUSZE EKOLOGICZNE, EBOR, PREFERENCYJNE KREDYTY 3. INNE CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE KONIECZNOŚĆ BILANSOWANIA ENERGII 1. Ze względu na zmienność w czasie, wielkości wytwarzanej energii w elektrowniach wiatrowych 2. Konieczna jest rezerwa mocy w elektrowniach szczytowych: gazowych i wodnych

6 CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE PROPOZYCJA ROZWIĄZANIA PROBLEMU BILANSOWANIA ENERGII Hybrydowe elektrownie wiatrowo-gazowe dla Podkarpacia CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE Hybrydowe elektrownie wiatrowo-gazowe dla Podkarpacia mo c [k W] 600 SILNIK GAZOWY 400 ELEKTROWNIA WIATROWA godziny średnie 10 minutowe

7 CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE Hybrydowe elektrownie wiatrowo-gazowe dla Podkarpacia PROGNOZA 24h na przód moc [kw] SILNIK GAZOWY 200 ELEKTROWNIA WIATROWA godziny średnie 10 minutowe CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE SZYBKI ROZWÓJ - Wydano warunki przyłączenia farm wiatrowych do sieci na moc około MW, stan na 30 czerwca Jest to prawie połowa mocy zainstalowanej w krajowym systemie elektroenergetycznym (około 33 GW) - Wnioski o przyłączenie przekraczają juŝ wielkość mocy w krajowym systemie (opartym na węglu)

8 CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE DLACZEGO JEST TAK DUśE ZAINTERESOWANIE INWESTORÓW? NAKŁADY INWESTYCYJNE 1 MW MOCY ZAINSTALOWANEJ TO OKOŁO 1,5 MLN EURO. ŹRÓDŁA FINANSOWANIA - kapitał własny w wysokości 5 proc. wartości inwestycji - 15 proc. inwestor finansowy, - na pozostałe 80 proc. kredyt. CENA ENERGII ELEKTRYCZNEJ euro / MWh w Polsce; 80 euro / MWh w Niemczech - 70 euro / MWh w Holandii Wewnętrzna stopa zwrotu % RENTOWNOŚĆ CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE DLACZEGO OPŁACA SIĘ OBECNIE INSTALOWANIE TURBIN WIATROWYCH W OBSZARACH DOTYCHCZAS UZNAWANYCH ZA NIEKORZYSTNE? 1. Korzystny poziom cen sprzedaŝy energii 2. Wprowadzenie limitów emisji, zwłaszcza CO2 3. Postęp techniczny - Wysokość wieŝy - nawet ponad 100 metrów - Średnice wirników ponad 100 metrów

9 CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE ROZWÓJ ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE STWARZA NOWE MOśLIWOŚCI DZIAŁALNOŚCI DLA: - projektantów farm wiatrowych, - geodetów, - geologów, - wykonawców infrastruktury w terenie (drogi, przyłącza energetyczne, stacje transformatorowe, fundamenty), - wykonawców konstrukcji stalowych (wytwarzanie wieŝ elektrowni wiatrowych) - wykonawców łopat wirnika CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE KORZYŚCI DLA ŚRODOWISKA - Redukcja emisji CO2 o 33 mln ton w 2020 roku i o 65 mln ton w 2030 roku KORZYŚCI DLA LUDNOŚCI - Wzrost liczby zatrudnionych w energetyce wiatrowej z ponad 2000 osób w 2008 r. i do 66 tysięcy w 2020 r. -Za dzierŝawę terenów pod elektrownie wiatrowe: około 100 mln zł na rok KORZYŚCI DLA GMIN - Z tytułu podatku od nieruchomości w 2020 r. moŝe wpłynąć do gmin 212 mln zł na rok

10 CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE NASUWA SIĘ PYTANIE? DLACZEGO W POLSCE NIE PODJĘTO BUDOWY FABRYKI TURBIN WIATROWYCH? CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE OGRANICZENIA ROZWOJU ENERGETYKI WIATROWEJ TE NAJWAśNIEJSZE : - administracyjne i prawne - sieciowe - ekologiczne - społeczne (syndrom NIMBY )

11 CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE WPŁYW ROZPROSZONYCH ŹRÓDEŁ ENERGII NA STAN SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ Informacja o stanie sieci Jakość energii Awaryjność sieci Najczęściej stosowanym wskaźnikiem do oceny stanu sieci, jest wskaźnik liczby awarii sieci i średni czas pozbawienia prądu odbiorcy energii. W Niemczech wynosi 17 minut, a w Polsce 329 min. na odbiorcę w roku. CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE NEGATYWNE ODDZIAŁYWANIE NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE HAŁAS moŝna obniŝyć zwiększając odległość FARM od domostw ZAGROśENIE DLA ZWIERZĄT mocno przesadzone WPŁYW NA KRAJOBRAZ nie powinno się lokować EW w obszarach chronionego krajobrazu NATURA 2000 nie wyklucza lokalizacji EW

12 CZĘŚĆ I. STAN ENERGETYKI WIATROWEJ W POLSCE NEGATYWNE ODDZIAŁYWANIE NA ŚRODOWISKO PRZYRODNICZE (PTAKI) CZĘŚĆ II. SKĄD SIĘ WZIĘŁY WIATRAKI NA PODKARPACIU?

13 CZĘŚĆ II. SKĄD SIĘ WZIĘŁY WIATRAKI NA PODKARPACIU BADANIA W PAN I AGH W KRAKOWIE 1. Budowa laboratorium monitoringu energii wiatrowej w latach w PAN w Krakowie 2. Pierwsze w Polsce profesjonalne pomiary parametrów energetycznych wiatru 3. Udokumentowanie zasobów energetycznych wiatru w rejonie Przełęczy Dukielskiej 4. Promocja tego rejonu wiatrowego 5. Wykonane ekspertyzy, biznes plany, projekty farm wiatrowych 6. Inwestorzy krajowi i zagraniczni 7. Ludzie i ich wkład w rozwój energetyki wiatrowej na Podkarpaciu CZĘŚĆ II. SKĄD SIĘ WZIĘŁY WIATRAKI NA PODKARPACIU Budowa laboratorium monitoringu energii wiatrowej w latach w PAN, a od 1999 r. w AGH KOMPUTER LMEW SYMULATOR LMEW

14 CZĘŚĆ II. SKĄD SIĘ WZIĘŁY WIATRAKI NA PODKARPACIU Pierwsze w Polsce profesjonalne pomiary parametrów energetycznych wiatru JASIONKA k. DUKLI 1994/1995 4,5 m/s DUKLA 2000 r. 4,3 m/s RYMANÓW 1998 r. 5,1 m/s BARWINEK 1996 r. 3,8 m/s BARZOWICE 1998 r. 5,5 m/s SWAśEWO 1998 r. 4,8 m/s HEL 1997 r. 3,7 m/s ŁEBA 1997 r. 4,5 m/s USTKA 1997 r. 4,1 m/s CZĘŚĆ II. SKĄD SIĘ WZIĘŁY WIATRAKI NA PODKARPACIU Zasoby energetyczne wiatru porównanie Rymanów-Barzowice Wyszczególnienie Jednostki Barzowice Rymanów Średnia roczna prędkość wiatru na wys. 30m m/s 6,6 6,2 Parametry rozkładu Weibulla A/k 7,2/1,93 6,7/1,33 Gęstość mocy wiatru W/m Roczna wydajność GWh/rok 2,6 2,4 EW o mocy 1 MW Roczna wydajność energetyczna z 1 m2 powierzchni kwh/m Współczynnik wykorzystania mocy wiatru Cp 0,3 0,28

15 ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA ZASKAKUJĄCO DOBRE WYNIKI POMIARÓW Ocena ekonomiczna wykazała opłacalność wykorzystania elektrowni wiatrowych CZYśBY NOWE ZAGŁĘBIE WIATROWE? JASIONKA k. DUKLI - POLSKĄ KALIFORNIĄ WIATROWĄ CZĘŚĆ II. SKĄD SIĘ WZIĘŁY WIATRAKI NA PODKARPACIU PROMOCJA WIATROWEGO REJONU Publikacje: metod, koncepcji badań i wyników pomiarów i analiz w czasopismach naukowych Publikacje na konferencjach krajowych i zagranicznych Wywiady do prasy, radia i telewizji Wprowadzenie informacji o rozwoju energetyki wiatrowej na Podkarpaciu do tematyki wykładów na kilku uczelniach i wydziałach AGH

16 CZĘŚĆ II. SKĄD SIĘ WZIĘŁY WIATRAKI NA PODKARPACIU WYKONANE EKSPERTYZY, BIZNES PLANY, PROJEKTY FARM WIATROWYCH I. Kilkadziesiąt opracowań, ekspertyz, biznes planów związanych z energetyką wiatrową Podkarpacia II. Kilka projektów farm wiatrowych, m.in.: 1. Projekt RYMANÓW Projekt RÓWNE 2. Projekt RYMANÓW 2 6. Projekt ŁĘKI DUKIELSKIE 3. Projekt IWONICZ 1 7. Projekt ROZDZIELE 4. Projekt IWONICZ 2 8. Projekt WYSZYNY CZĘŚĆ II. SKĄD SIĘ WZIĘŁY WIATRAKI NA PODKARPACIU LUDZIE I ICH WKŁAD W ROZWÓJ ENERGETYKI WIATROWEJ NA PODKARPACIU - Julian Sokołowski, prof. PAN w Krakowie - Zdzisław Skrzypczyk, inŝ. pracownik Zakładu GWiM Sanok - Zygmunt Nowak, Burmistrz MiG Dukla - Eugeniusz Stodolak, Prezes PSE Rzeszów - Jan Rajchel, Burmistrz MiG Rymanów - Paweł Nadziakiewicz, Wice Burmistrz MiG Rymanów - Marian Niemczyk, Przewodniczący Rady MiG Rymanów - Zdzisław Ząber, Prezes firmy Dr Ząber Nowy Sącz - Dariusz Surma, Dyrektor Dep. w UMWP Rzeszów - Piotr Pawelec, Prezes PAE w Rzeszowie

17 CZĘŚĆ II. SKĄD SIĘ WZIĘŁY WIATRAKI NA PODKARPACIU ZESPÓŁ PRACOWNIKÓW NAUKOWYCH REALIZUJĄCYCH BADANIA W REJONIE PODKARPACIA prof. Ireneusz SOLIŃSKI, PAN i Wydział GiG AGH Kraków dr inŝ. Jacek OSTROWSKI, Wydział Elektryczny AGH dr inŝ. Bartosz SOLIŃSKI, Wydział Zarządzania AGH CZĘŚĆ II. SKĄD SIĘ WZIĘŁY WIATRAKI NA PODKARPACIU KONSULTACJE UDZIELANE INWESTOROM KRAJOWYMI I ZAGRANICZNYM - Kilkanaście polskich spółek - Portugalska firma Martifer - Hiszpańska firma GAMESA - Duńska firma Vestas

18 CZĘŚĆ II. SKĄD SIĘ WZIĘŁY WIATRAKI NA PODKARPACIU REZULTAT WSPÓŁPRACY Z FIRMĄ MARTIFER PORTUGALIA Budowa farmy wiatrowej w Łękach Dukielskich NajwaŜniejsze parametry: 5 turbin o mocy po 2 MW - łącznie 10 MW Wysokość wieŝy 100 m Średnica wirnika - 95 m Uruchomienie farmy 16 czerwca 2009 CZĘŚĆ III. ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA

19 CZĘŚĆ III. ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA Zasoby energetyczne wiatru dla Podkarpacia: MOC WIATRU: W/m 2 (Na 25 % woj. dobre i b. dobre war.wiatrowe) ENERGIA (potencjał teoretyczny): 114 TWh (całe województwo bez ograniczeń) PRĘDKOŚĆ WIATRU: Na wys. 50 m - 4-6,5 m/s Na wys. 10 m - 3,1-4,9 m/s (dane empiryczne) Na wys. 50 m 4,0-7,5 m/s (według modelu)

20 ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA Ograniczenia: Ukształtowanie terenu Szorstkość terenu Ochrona środowiska Dostępność do sieci energetycznej ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA

21 ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA DOSTĘPNOŚĆ DO SIECI ENERGETYCZNEJ

22 ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA Po uwzględnieniu wszystkich ograniczeń CZĘŚĆ III. ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA MoŜliwości rozwoju po uwzględnieniu ograniczeń: MW mocy zainstalowanej - 2 TWh energii elektrycznej w roku - ok.1,3 % produkcji energii el. w Polsce

23 ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA Przykład wydruku komputerowego mapy prędkości wiatru dla farmy wiatrowej - R ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA Planowana farma wiatrowa R. - pomiary na 30 metrowym maszcie - średnie prędkości wiatru: na wysokości 30m - 5,24 m/s na wysokości 20m - 4,97 m/s - moc wiatru 190 W/m 2 - moc farmy wiatrowej- 4,5-6 MW - roczna produkcja energii elektr.- ok GWh

24 ENERGETYKA WIATROWA PODKARPACIA DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ