Generacja źródeł wiatrowych cz.2

Transkrypt

1 Generacja źródeł wiatrowych cz.2 Autor: Adam Klepacki, ENERGOPROJEKT -KATOWICE S.A. Średnioroczne prawdopodobieństwa wystąpienia poszczególnych obciążeń źródeł wiatrowych w Niemczech dla siedmiu lat kształtują się bardzo podobnie jak w Polsce dla jednego roku, a zatem dane jednoroczne mogą posłużyć jako punkt odniesienia dla szerszego horyzontu czasowego. Druga część analizy generacji źródeł wiatrowych wykonana przy pomocy nieco większego szkła powiększającego. Jak to jest u innych, czyli próba ujęcia statystyki Najlepiej opisanym i dostępnym krajem w zakresie danych generacji źródeł wiatrowych są Niemcy. Przykład ten jest o tyle ciekawy, iż charakteryzuje się bardzo dużą mocą zainstalowaną w farmach wiatrowych oraz prawdopodobnie dość podobnymi warunkami wiatrowymi (jednakowa szerokość geograficzna, podobne ukształtowanie terenu z obszarami nadmorskimi oraz górskimi). Oczywiście również w tym przypadku poza znajomością przebiegu generacji ze źródeł wiatrowych, konieczna jest wiedza na temat zmian mocy zainstalowanej w celu określenia przebiegu obciążenia niemniej jak powiedziano w części pierwszej, niezbędne są dane miesięczne. Dane na temat zmian mocy zainstalowanej w Niemczech z miesiąca na miesiąc nie są łatwe do pozyskania, dlatego posłużono się danymi dostępnymi na koniec każdego roku [3] i przyrost mocy w każdym miesiącu określono metodą proporcji. Na poniższym wykresie przedstawiono zmiany mocy zainstalowanej w latach

2 Jak widać moc zainstalowana w źródłach wiatrowych w Niemczech wielokrotnie przekracza moc zainstalowaną w Polsce. Wiedza na temat przebiegu generacji źródeł wiatrowych [2], [10] w Niemczech oraz znajomość zmian mocy zainstalowanej (w ujęciu miesięcznym) pozwala na określenie obciążenia źródeł wiatrowych w Niemczech dla poszczególnych lat w tym przypadku będą to lata Poniższy wykres obrazuje obciążenie źródeł wiatrowych (stopień wykorzystania mocy zainstalowanej) w Niemczech dla 7 kolejnych lat w formie uporządkowanej. Na wykresie pokazano również krzywą uśrednioną dla wspomnianych 7 lat. Z powyższego wykresu można wywnioskować, że warunki wietrzne w Niemczech nie zmieniają się znacznie z roku na rok. Nie znaczy to oczywiście, że rzeczywisty profil generacji wiatrowej jest identyczny. Wobec powyższego można sądzić, że wyznaczone dla Polski prawdopodobieństwa wystąpienia określonych obciążeń źródeł wiatrowych mogą być reprezentatywne dla szerszego horyzontu czasu oraz przy prognozowaniu generacji ze źródeł wiatrowych w przyszłości. Średnioroczne obciążenie źródeł wiatrowych w Niemczech dla poszczególnych lat zestawiono w poniższej tabeli. Średnioroczny Rok wykorzystania zainstalowanej ,69% ,05% ,02% ,29% ,40% ,43% ,34% Średnio 18,17% stopień mocy

3 Na tle powyższych wartości warto zwrócić uwagę na morskie farmy wiatrowe oraz nowe technologie turbin wiatrowych, dzięki którym możliwe jest osiąganie wyższych rocznych wskaźników obciążenia ze względu na szerszy zakres pracy (przy niższych prędkościach wiatru). W ostatnim czasie pojawiały się informacje (również na na temat takich możliwości nowych turbin wiatrowych. Na podstawie wartości pokazanych w tabeli można wnioskować, że udział takich źródeł (farm morskich oraz nowych technologii turbin) jest znikomy, gdyż wartości z roku na rok nie wzrastają w zauważalny sposób. Potwierdzeniem tego jest poniższy wykres pokazujący wzrost mocy zainstalowanej w farmach wiatrowych w Niemczech, przy czym na wykresie pokazano udział farm lądowych, morskich oraz farm, które ze względu na wiek zostały wymienione na nowe - repowering [1] MWe Praktycznie cała moc zainstalowana w źródłach wiatrowych w Niemczech to farmy lądowe. Od roku 2003 zaobserwować można pewien udział związany z wymianą starych turbin na nowe niemniej trudno mówić, że od tego czasu są to turbiny nowego typu. Informacje na temat turbin nowego typu pojawiają się od niedawna dlatego można śmiało powiedzieć, że ich udział w wymianach jest znikomy. Począwszy od roku 2008 zaczynają się pojawiać morskie farmy wiatrowe niemniej jak widać ich udział jest jeszcze bardzo niewielki, żeby w jakikolwiek sposób mogły wpłynąć na średnioroczne obciążenie źródeł wiatrowych w skali całego kraju.

4 W celu dokładniejszego porównania poszczególnych lat generacji wiatrowej w Niemczech, wykonano dodatkową analizę. Porównano w niej prawdopodobieństwa wystąpienia określonego obciążenia. Wyniki pokazano w poniższej tabeli. Obciążenie % Prawdopodobieństwo, % Średnio <5 22,14 16,49 16,78 18,10 24,32 20,66 17,71 19, ,92 18,17 21,26 21,45 21,86 19,11 22,05 20, ,71 15,47 15,91 15,94 14,83 14,85 16,87 15, ,08 10,58 10,39 13,60 11,37 10,03 11,41 11, ,75 8,33 7,21 8,07 8,33 8,23 9,33 8, ,56 6,09 5,30 6,46 5,53 6,09 6,70 5, ,08 5,34 4,84 4,52 4,17 4,77 4,01 4, ,23 4,51 4,21 2,82 3,13 4,74 3,08 3, ,88 2,83 3,11 2,32 2,02 3,36 2,40 2, ,51 2,64 2,39 1,80 1,29 2,56 1,66 2, ,82 2,15 1,85 2,05 0,86 1,74 1,27 1, ,64 1,86 1,81 1,13 0,84 1,38 1,10 1, ,18 1,54 1,51 0,71 0,45 1,00 0,95 1, ,94 1,61 1,05 0,53 0,44 0,71 0,62 0, ,44 1,18 1,13 0,25 0,42 0,34 0,45 0, ,12 0,70 0,89 0,19 0,15 0,31 0,31 0, ,0 0,45 0,35 0,05 0,003 0,11 0,08 0, ,0 0,06 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0, ,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 >95 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Wartości prawdopodobieństwa dla poszczególnych lat nie odchylają się w znaczny sposób od wartości średniej ustalonej na bazie większej ilości lat. Ciekawym elementem jest praktycznie zerowe prawdopodobieństwo obciążeń powyżej 85%. Wynikać to może z bardzo równomiernego rozmieszczenia farm wiatrowych w całym kraju co przekłada się na spłaszczenie piku wykresu uporządkowanego. Inaczej mówiąc, nie zdarza się sytuacja w której wiatr wieje z dużą siła w całym kraju jednocześnie. W Polsce maksymalna wartość kształtowała się na poziomie około 98% co sugeruje, że farmy wiatrowe są skoncentrowane na określonym obszarze kraju.

5 Na poniższej mapie pokazano lokalizację farm wiatrowych w Polsce [3]. Większość jest skoncentrowana w środkowej i północnej części kraju. Takie rozmieszczenie poszczególnych farm wiatrowych może uzasadniać osiągany maksymalny poziom obciążenia źródeł wiatrowych w Polsce. Dla porównania podobna mapa dla Niemiec wygląda jak poniżej [3]. Wyraźnie widać, że farmy w Niemczech są zlokalizowane praktycznie równomiernie w całym kraju, poza obszarami wysokogórskimi na południu.

6 Analiza danych dostępnych w Niemczech dla siedmiu lat umożliwia uchwycenie pewnej statystyki występowania określonych obciążeń źródeł wiatrowych. Wyniki te można porównać z wynikami uzyskanymi w Polsce (analiza przeprowadzona w pierwszej części artykułu) dla jednego roku. Porównanie przedstawiono na poniższym wykresie.

7 Średnie wartości obciążenia źródeł wiatrowych dla Niemiec są nieco wyższe niż dla Polski, niemniej należy pamiętać, że dla Polski dysponujemy danymi tylko dla jednego roku. W Niemczech najniższe wartości prawdopodobieństw wystąpiły w roku 2007 i wówczas były bardzo zbliżone do wartości polskich. Można zatem wnioskować, że uśrednienie obciążenia źródeł wiatrowych dla Polski dla większej ilości lat zbliżyłoby wyniki powyższego porównania. Niezależnie od powyższego również w Niemczech przez większość roku (~7800 h) obciążenie farm wiatrowych mieści się w zakresie 0-40%.