Ile można pozyskać prądu z wiatraka na własnej posesji? Cz. II

Podobne dokumenty
WSPÓŁCZYNNIK WYKORZYSTANIA MOCY I PRODUKTYWNOŚĆ RÓŻNYCH MODELI TURBIN WIATROWYCH DOSTĘPNYCH NA POLSKIM RYNKU

ANALIZA WYKORZYSTANIA ELEKTROWNI WIATROWEJ W DANEJ LOKALIZACJI

MMB Drives 40 Elektrownie wiatrowe

Alternatywne źródła energii. Elektrownie wiatrowe

KARTA INFORMACYJNA PRZEDSIĘWZIECIA

Ocena ekonomiczna inwestycji w małe elektrownie wiatrowe

MMB Drives 40 Elektrownie wiatrowe

Potencjał OZE na obszarach wiejskich

Laboratorium z Konwersji Energii. Silnik Wiatrowy

INSTRUKCJA LABORATORYJNA NR 4-EW ELEKTROWNIA WIATROWA

Wpływ wybranych czynników na inwestycje w energetyce wiatrowej

PODRĘCZNIK UŻYTKOWNIKA

Wpływ instrumentów wsparcia na opłacalność małej elektrowni wiatrowej

Projekt sterowania turbiną i gondolą elektrowni wiatrowej na farmie wiatrowej

Wiatr w śmigła, czyli właściwy wybór lokalizacji dla elektrowni wiatrowych.

LABORATORIUM Z PROEKOLOGICZNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ

*Woda biały węgiel. Kazimierz Herlender, Politechnika Wrocławska

Wniosek: Odpowiedź: Wniosek: Odpowiedź: Wniosek: Odpowiedź:

Savonius. Turbina wiatrowa Savoniusa do zastosowań przydomowych w ramach energetyki rozproszonej. Projekt

AEROCOPTER 450 posiada deklarację zgodności z dyrektywami Unii Europejskiej i został oznakowany znakiem CE.

Laboratorium LAB1. Moduł małej energetyki wiatrowej

KOMPLEKSOWE ROZWIĄZANIA DLA SEKTORA OZE

PRODUKCJA ENERGII ELEKTRYCZNEJ W ELEKTROWNI WIATROWEJ W ZALEŻNOŚCI OD POTENCJAŁU WIATRU NA RÓZNYCH WYSOKOŚCIACH

- 1 / 7- Ponadto w opracowanej ekspertyzie mogą być zawarte są informacje na temat:

Produkcja energii elektrycznej. Dział: Przemysł Poziom rozszerzony NPP NE

Pionowe Elektrownie Wiatrowe BEZ WZGLÊDU NA TO, SK D WIEJE WIATR.

Farma elektrowni wiatrowych składa się z zespołu wież, na których umieszczone są turbiny generujące energię elektryczną.

MAKSYMALNIE SPRAWNA TURBINA AEROCOPTER 450

Eksperymentalnie wyznacz bilans energii oraz wydajność turbiny wiatrowej, przy obciążeniu stałą rezystancją..

ELEKTROWNIA WIATROWA TOMASZÓW MAZOWIECKI ZAWADA I

PORÓWNANIE MAŁYCH ELEKTROWNI WIATROWYCH ZNAJDUJĄCYCH SIĘ NA TERENIE POLITECHNIKI BIAŁOSTOCKIEJ

Teresa Szymankiewicz Szarejko Szymon Zabokrzecki

Wiatr jest to poziomy lub prawie poziomy ruch powietrza względem powierzchni ziemi. Wiatr wywołany jest przez różnicę ciśnień oraz różnice w

odpowiedź na uwagi Regionalnej Dyrekcji Ochrony Środowiska w Kielcach

Mała energetyka wiatrowa

Metody prognozowania produktywności i ich wpływ na wyniki prognozowania. Kamil Beker

Analiza uwarunkowao dla wykorzystania mikro i małych turbin wiatrowych. Marcin Włodarski

Gdansk Possesse, France Tel (0)

Turbiny wiatrowe. Podział turbin: 1. poziome - z poziomą osią obrotu wirnika 2. pionowe - z pionową osią obrotu wirnika. str. 1

WYZNACZANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODAMI SYMULACYJNYMI

PROJEKT DZIADOWA KŁODA

SYSTEMY ENERGETYKI ODNAWIALNEJ B.22 Energetyka wiatrowa

Badanie charakterystyk turbiny wiatrowej w funkcji prędkości wiatru

Farma wiatrowa Założenia przyjęte przez Unię Europejską w dziedzinie produkowanej energii są takie, że do 2020

Lądowe elektrownie wiatrowe

Oferta projektu inwestycyjnego:

MAŁE TURBINY WIATROWE Cz. 1 KOMEL. Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych. Artur Polak

ENERGIA WIATRU. Dr inŝ. Barbara Juraszka

Główny Inspektorat Ochrony Środowiska

ZAPYTANIE OFERTOWE ZAKUP USŁUGI. Stworzenie narzędzi informatycznych do obsługi stacji pogody: WindLog firmy Rainwise oraz WS 2355 LACROSSE

Analiza finansowa inwestycji w dyfuzorową turbinę wiatrową SWT o mocy znamionowej do 10 kw

Jak łapać światło, ujarzmiać rzeki i zaprzęgać wiatr czyli o energii odnawialnej

PL B1. POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice, PL

POLSKA AKADEMIA NAUK INSTYTUT GOSPODARKI SUROWCAMI MINERALNYMI I ENERGIĄ

TURBINY WIATROWE CO NAJMNIEJ 2 KM OD ZABUDOWAŃ MIESZKALNYCH

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

Odnawialne źródła energii w sektorze mieszkaniowym

Wykład Energia kinetyczna potencjalna 4.2. Praca i moc 4.3. Zasady zachowania DYNAMIKA

(13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1 F03D 3/02

AEROCOPTER 450 posiada deklarację zgodności z dyrektywami Unii Europejskiej i został oznakowany znakiem CE.

ODNAWIALNE I NIEODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII. Filip Żwawiak

Energetyka wiatrowa w pigułce

TEHACO Sp. z o.o. ul. Barniewicka 66A Gdańsk. Ryszard Dawid

TURBINY WIATROWE POZIOME Turbiny wiatrowe FD oraz FD - 800

Generacja źródeł wiatrowych cz.2

Program Czyste Powietrze Szkolenie dla pracowników socjalnych Ośrodków Pomocy Społecznej

Wykorzystywanie energii wiatrowej w gminie. Dofinansowano ze środków dotacji Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej

INWESTYCJA W OZE EKOLOGICZNA ELEKTROWNIA WIATROWA 716 SP SP Z Z O.O. Wszelkie prawa zastrzeżone Pracowni Finansowej Sp z o.o.

Fotowoltaika dla firmy

Energia wiatru w kontekście zmian krajobrazu i zagrożeń przyrodniczych

Energia wiatrowa w twojej gminie 24 czerwca 2010, hotel Mercure, Wrocław Patron honorowy

Mała elektrownia wiatrowa wspomagająca istniejący system grzewczy w domu mieszkalnym

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do rachunku błędów pomiarowych

TURBINA WIATROWA NXT. Rozpocznij

Rola inwestora w procesie inwestycyjnym. RWE Innogy SEITE 1

Politechnika Poznańska. Zakład Mechaniki Technicznej. Metoda Elementów Skończonych Lab. Wykonali: Marta Majcher. Mateusz Manikowski.

Wykład Energia kinetyczna potencjalna 4.2. Praca i moc 4.3. Zasady zachowania DYNAMIKA

Cumulus, ul. Prudnicka 8/8, Wrocław NIP:

Odkrywcy świata. Jak wykorzystać wiatr? Lekcja 3: Autor: Anna Romańska, Marcin Piotrowicz

BADANIA WIRNIKA TURBINY WIATRROWEJ O REGULOWANYM POŁOŻENIU ŁOPAT ROBOCZYCH. Zbigniew Czyż, Zdzisław Kamiński

SYLWAN prezentuje nowy model SWT-10-pro,

Rys. 1. Średnie 10-minutowe prędkości wiatru (m/s) na wysokości 10 m [3].

Miejscem pomiarów była gmina Kamionka Wielka. Pyłomierz był instalowany w trzech miejscach. Rys1. Mapa gminy z zaznaczonymi miejscowościami

Badanie funkcji. Zad. 1: 2 3 Funkcja f jest określona wzorem f( x) = +

Klaudyna Soczewka kl. III TEO

POLITECHNIKA LUBELSKA

Pochodna i różniczka funkcji oraz jej zastosowanie do obliczania niepewności pomiarowych

KARTA INFORMACYJNA PRZEDSIĘWZIĘCIA. Na podstawie art. 3, ust. 1, pkt 5 oraz art. 74 ustawy z dnia 3 października 2008 r.

Czyste energie. Przegląd odnawialnych źródeł energii. wykład 4. dr inż. Janusz Teneta. Wydział EAIiE Katedra Automatyki

Pytania i odpowiedzi

Regulamin Konkursu. III Drużynowy Konkurs Techniczny EKOTECH 2013

SILNIK KROKOWY. w ploterach i małych obrabiarkach CNC.

Praktyczne aspekty funkcjonowania farm wiatrowych- wdrażanie, lokalizacja, dylematy. Tomasz Koprowiak Burmistrz Kisielic

Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego zespołu elektrowni wiatrowych obręb Radzie - dz. Nr ewid. 40/2

Odnawialne źródła energii. Siła wiatru

MASDAR CITY. zielone miasto przyszłości (powstaje od 2006 w Zjednoczonych Emiratach Arabskich )

BŁĘDY W POMIARACH BEZPOŚREDNICH

Mała przydomowa ELEKTROWNIA WIATROWA SWIND 6000

Rycina II.20. Energia wiatru - potencjał techniczny na wysokości 40m n.p.t.

V kw. Turbina na każde warunki

Transkrypt:

Ile można pozyskać prądu z wiatraka na własnej posesji? Cz. II Autorzy: Michał Mrozowski, Piotr Wlazło - WIATROMETR.PL, Gdynia ("Czysta Energia" - nr 6/2014) Czy w miejscu mojego zamieszkania wiatr wieje wystarczająco silnie, aby inwestycja w małą turbinę wiatrową była ekonomicznie uzasadniona? To jedno z kluczowych pytań. Warto poznać odpowiedź przed rozpoczęciem inwestycji. Na terenie Polski występują bardzo różne warunki wietrzności od bardzo sprzyjających do skrajnie niekorzystnych, przy których poniesione na elektrownię wiatrową nakłady nigdy się nie zwrócą. Budowa turbiny wiatrowej w oparciu o subiektywne odczucie, że u mnie na pewno wieje, prowadzi najczęściej do nieudanych inwestycji. Wietrzność może być znacząco inna na obszarze zaledwie kilku kilometrów, ponieważ lokalne ukształtowanie terenu, roślinność i zabudowania bardzo mocno wpływają na prędkość wiatru. Ich oddziaływanie jest szczególnie silne na niewielkich wysokościach, na których są instalowane małe turbiny wiatrowe. W niniejszym artykule odpowiadamy na pytania, dlaczego prędkość wiatru jest tak ważna dla inwestycji w małą elektrownię wiatrową oraz jak można pozyskać informację o tym, jakie warunki wietrzności panują na danej posesji. Dlaczego prędkość wiatru jest taka ważna? Wiatr należy traktować jako paliwo dla turbiny, gdyż to on ją napędza. Elektrownie wiatrowe przerabiają to paliwo na energię elektryczną. Im większa prędkość wiatru, który wieje przez wirnik elektrowni wiatrowej, tym więcej prądu. Nie istnieją elektrownie wiatrowe, które produkują dużo prądu przy małym wietrze, tak samo jak nie ma silników, które dają dużo mocy z małej ilości benzyny. Podstawowe równanie energii wiatru, który przechodzi przez wirnik turbiny wiatrowej, ma następującą postać: energia wiatru przechodząca przez wirnik turbiny = 1/2 x gęstość powietrza x powierzchnia, jaką zakreśla wirnik turbiny x prędkość wiatru podniesiona do 3 potęgi Pierwszy parametr w równaniu to gęstość powietrza. Wartość ta jest istotna jedynie przy planowaniu inwestycji wysoko w górach. Planując inwestycję w Polsce, gdzie większość terenów zamieszkałych znajduje się na wysokości do 600 m n.p.m., możemy spokojnie go pominąć. Drugi parametr to wielkość wirnika turbiny wiatrowej. Jak wynika z równania, ma on bezpośrednie przełożenie na ilość energii wiatru, do jakiej ma dostęp planowana przez nas turbina wiatrowa. Parametr ten został dokładnie omówiony w pierwszej części artykułu. Trzecim parametrem jest prędkość wiatru. Co niezwykle ważne, jest ona podniesiona aż do trzeciej potęgi. To właśnie ten fakt powoduje, że prędkość wiatru ma największe przełożenie na produkcję energii elektrycznej przez elektrownię wiatrową.

Co oznacza trzecia potęga? Jeśli włożymy do pieca dwa razy więcej węgla, to będziemy oczekiwać, że uzyskamy dwa razy więcej ciepła. W przypadku energii wiatru, gdy wiatr wieje z dwa razy większą prędkością, niesie ze sobą aż osiem razy więcej energii. Przykładowo wiatr wiejący z prędkością 12 m/s niesie aż 64 razy więcej energii niż wiatr wiejący z prędkością 3 m/s. Wynika z tego, że nawet bardzo małe zmiany w prędkości wiatru przekładają się na duże zmiany w produkcji prądu przez turbiny wiatrowe. Aby podwoić energię wiatru, wystarczy, aby jego prędkość wzrosła zaledwie o 26%. Nie jest zatem ważne to, czy wieje, ale jak wieje. To nie przez przypadek firmy, które planują budowę dużych farm wiatrowych, przeprowadzają w wybranym miejscu najpierw roczne lub dwuletnie pomiary wiatru. Przy takich inwestycjach różnice prędkości o 0,1 m/s potrafią się przełożyć w okresie 25 lat na miliony złotych dodatkowego przychodu. W przypadku inwestującego w mały wiatrak będzie bardzo podobnie. Zwiększenie prędkości wiatru o 20-30% często jest możliwe tylko przez zmianę lokalizacji elektrowni wiatrowej na działce lub przez podniesienie wieży turbiny. Zmiany te nie spowodują znacznych nakładów finansowych, a przełożą się na ok. dwukrotny wzrost produkcji prądu. Dlatego też bardzo dokładne poznanie warunków wietrzności w danej lokalizacji jest tak ważne. Mapy wietrzności Polski i modele meteorologiczne Pierwszym krokiem do oszacowania zasobów wiatru w regionie planowanej inwestycji może być mapa wietrzności Polski, którą pokazano na rysunku 1.

Obrazuje ona ogólne zasoby wiatru, występujące na danym obszarze. Na jej podstawie można wstępnie stwierdzić, czy na terenie, na którym ma stanąć wiatrak, istnieją korzystne warunki do budowy elektrowni wiatrowej. Jeszcze więcej informacji można uzyskać, korzystając z różnego rodzaju programów symulacyjnych, które bazują na numerycznych modelach prognozy pogody. Posiadają one tę znaczącą przewagę nad mapą, że ukazują prędkości wiatru i umożliwiają dokonywanie wstępnych rocznych prognoz produkcji energii elektrycznej. Niestety, żadna z tych metod nie uwzględnia lokalnych uwarunkowań związanych z ukształtowaniem terenu, jego zabudową oraz roślinnością. Wszystkie te przeszkody wpływają na prędkość wiatru na wysokościach umieszczania małych turbin wiatrowych. Dodatkowo modele i mapy bardzo źle sprawdzają się w terenach górzystych, gdzie znaczące różnice wiatru potrafią wystąpić w bardzo niewielkiej odległości. Pomiar rzeczywistej prędkości wiatru Najdokładniejszą prognozę produkcji prądu uzyskamy, dokonując pomiaru wiatru w miejscu i na wysokości planowanej elektrowni wiatrowej. Taki pomiar pozwala bardzo dokładnie oszacować, ile energii elektrycznej dostarczy ci wybrany generator wiatrowy. Ceny podstawowych zestawów do przeprowadzenia takiego pomiaru wahają się w przedziale 800-2500 zł. Zestaw składa się z sensora prędkości i kierunku wiatru oraz rejestratora, który zapisuje dane z czujników. Przyjęło się, że standardem zapisu danych na potrzeby budowy małych elektrowni wiatrowych jest średnia prędkość wiatru z każdej minuty. Na ich podstawie tworzy się rozkład prędkości wiatru (histogram), który obrazuje, przez jaki procent czasu wiatr wieje w danej lokalizacji z określoną prędkością. Przykładowy rozkład prędkości wiatru został pokazany na rysunku 2. Taka analiza stanowi podstawę do wyliczenia rocznej produkcji energii elektrycznej w danej lokalizacji przez wybraną turbinę wiatrową. Większość programów komputerowych oferowanych przez producentów sprzętu do pomiaru wiatru posiada funkcjonalność

automatycznego wyliczania prognoz. Roczna prognoza produkcji energii elektrycznej wyrażona w kwh jest najlepszym sposobem sprawdzenia, czy dana turbina umieszczona na planowanej wysokości wyprodukuje wystarczającą ilość prądu, aby spełnić oczekiwania inwestora. Wartość ta pozwala też wyliczać czas zwrotu oraz rentowność całej inwestycji. Dodatkowym parametrem mierzonym podczas pomiaru wiatru jest jego kierunek. Późniejsza analiza wykaże, z jakich kierunków wiatr w naszej lokalizacji niesie największą ilość energii. Dzięki temu można ustawić elektrownię wiatrową tak, aby najważniejsze kierunki nie były zasłonięte przez budynki, drzewa i inne przeszkody. Podstawowym wykresem, który obrazuje najbardziej istotne kierunki wiatru, jest róża wiatru. Przedstawia ona, przez jaki procent czasu wiatr wiał w danym kierunku. Przykładową różę wiatru pokazano na rysunku 3. Jak już wspomniano, pomiar wiatru powinien zostać przeprowadzony w miejscu i na wysokości planowanej elektrowni wiatrowej. Oznacza to, że sensory prędkości i kierunku wiatru winny znaleźć się na wysokości gondoli elektrowni wiatrowej. W tym celu używa się najczęściej masztów pomiarowych. Typowe wysokości dla małych elektrowni wiatrowych mieszczą się w zakresie 10-20 metrów. Na fotografii pokazano instalację do pomiaru prędkości i kierunku wiatru na maszcie o wysokości 15 metrów.

Bardzo dobrą praktyką jest pomiar wiatru na dwóch wysokościach. Zazwyczaj drugi sensor umieszcza się 5 metrów poniżej wierzchołka masztu. Różnica wskazań obu sensorów pozwala nam na oszacowanie wzrostu prędkości wiatru wraz z wysokością. Dzięki temu będziemy w stanie dobrać optymalną wysokość wieży do planowanej turbiny wiatrowej. Co ważne, dołożenie kolejnego sensora prędkości nie powinno mieć dużego wpływu na wzrost kosztów całego przedsięwzięcia. Pomiar prędkości wiatru to najdokładniejsza metoda szacowania warunków wietrzności w danej lokalizacji. Niestety, metoda ta nie jest wolna od wad. Największa z nich to czas takiego pomiaru. Ze względu na sezonowość prędkości wiatru w Polsce, pomiar powinien trwać minimum sześć miesięcy. Najbardziej miarodajne są jednak wyniki z całego roku. Czy warto mierzyć prędkość wiatru? Z doświadczania autorów oraz z opinii ekspertów wynika, że zdecydowanie tak. Po pierwsze, w przypadku lokalizacji o małej wietrzności pomiar wiatru uchroni inwestora przed złą inwestycją o znacznej wartości. Po drugie, odpowiednio przeanalizowane dane z pomiaru mogą znacząco zwiększyć produkcję energii elektrycznej w wybranej elektrowni wiatrowej. Tak jak już wspomniano, wzrost prędkości wiatru zaledwie o 26% powoduje zwiększenie energii wiatru o 100%. Jest więc o co walczyć.