loader

Wiatr jest zjawiskiem globalnym i wykorzystywanym przez człowieka od wieków.

Wykorzystywany był do pompowania wody w celu nawadniania użytków rolnych, mielenia zbóż czy do napędu łodzi. Wiatr powstaje dzięki promieniowaniu słonecznemu. Przemieszczanie się mas powietrza wynika z różnic temperatury na powierzchni wód, lądów, biegunów i równika oraz siłę Coriolisa, która wiąże się z obrotem Ziemi i  wpływa to na globalny przepływ powietrza. W związku z większym magazynowaniem ciepła w wodzie następuje gwałtowniejsze nagrzewanie i chłodzenie lądu niż wody. Wpływa to na powstawaniu w trakcie doby różnych prędkości i kierunków wiatru. Zmiany te zachodzą również w szerszych okresach zależne są od miesiąca czy pory roku.

Gospodarki krajów rozwiniętych opierają się głównie na konwencjonalnych źródłach energii takich jak ropa, gaz i węgiel, które są wyczerpywalne i wedle dzisiejszych szacunków przy obecnej eksploatacji wyczerpią się za około sto trzydzieści lat. W celu dywersyfikacji postanowiono zwiększyć znaczenie odnawialnych źródeł energii takich jak wiatr, woda, geotermia, pływy morskie. Dodatkowo dbałość o środowisko naturalne oraz walka z globalnym ociepleniem stawia przed ludźmi kolejne wyzwania. Dlatego w wielu krajach postawiono na energetykę wiatrową, która nic nie kosztuje. Energia pozyskiwana z wiatru nie zależy od paliw kopalnych, których ceny będą stale rosły mimo ostatnich głębokich spadków.

W raz z rozwojem energetyki wiatrowej koszty w stosunku do konwencjonalnych źródeł energii będą się konsekwentnie zmniejszać będąc ostatecznie konkurencyjne.

Krajom takim jak Polska potrzebne są wszelkie możliwości uniezależnienia od innych państw. Odnawialne źródła energii mają więc wkład nie tylko w produkcje energii elektrycznej ale na samodzielność i samowystarczalność. Ze względów bezpieczeństwa musimy zwiększać różnorodność mix’u energetycznego inwestując w nowoczesne jednostki wytwórcze. Ponadto dyrektywa Unijna wymaga na naszej energetyce ograniczenia emisji gazów cieplarnianych o 20% porównując z poziomem z roku 1990, zwiększeniu efektywności o 20% oraz udziału odnawialnych źródeł energii w mix’ie energetycznym w wysokości 20%.

Energetyka wiatrowa w Polsce

Bezpieczeństwo energetyczne jest priorytetem każdego państwa. Rozwój krajów zależy od dostępu energii. Według prognoz gospodarka światowa będzie rosła o 2,8% do roku 2040 a sektor energetyczny zwiększy się o 1,1% na rok. Wykorzystanie źródeł konwencjonalnych będzie systematycznie spadać na rzecz odnawialnych źródeł energii, których udział w 2040 roku ma wynieść 20%.

W dzisiejszych czasach obserwuje się gwałtowne zmiany w światowej i Polskiej energetyce. Do 2030 roku trend zmian w naszym kraju będzie widoczny przez zobowiązania które musimy spełnić z pakiety energetyczno-klimatycznego Unii Europejskiej. 

Odnawialne źródła energii stanowią dobrą możliwość uzupełnienia  energetyki konwencjonalnej, na której oparty jest polski system elektroenergetyczny. Najprzychylniej należy spojrzeć na energię wiatru, słońca oraz biomasy.  Rozwój farm wiatrowych w Polsce może odbywać się na lądzie oraz na morzu co jest korzystniejsze ze względu na większe średnioroczne prędkości wiatru niż na lądzie.

Energetyka wiatrowa prężnie rozwijała się w Polsce do 2015 roku tj. do czasu wprowadzenia tzw. ustawy odległościowej znacząco utrudniającej wybór lokalizacji pod farmę wiatrową.

Rok 2015 był przełomowy dla Polskiej energetyki wiatrowej z kilku powodów:

  • 4978MW tyle wyniosła moc dyspozycyjna na koniec roku [dane Polskich Sieci Elektroenergetycznych S.A],
  • 12MW tyle wynosi średnia moc farmy wiatrowej,
  • 1145MW tyle mocy zainstalowano co daje mam drugie miejsce w Europie,
  • 10041GWh tyle energii elektrycznej wyprodukowały elektrownie wiatrowe co stanowiło 6,22% zużycia energii elektrycznej.

Rodzaje turbin wiatrowych

Elektrownie wiatrowe mają na celu konwersję energii wiatru na mechaniczną a następnie na energię elektryczną. Elementem odbierającym energię kinetyczną wiatru jest wirnik.

Rozwój energetyki wiatrowej wpłynął na technologię konstrukcji turbin wiatrowych. Na przestrzeni ostatnich lat konstruktorzy starają się opracować jak najefektywniejsze rozwiązania mające na celu zmniejszenie kosztów oraz zwiększenie sprawności.        

Głównym kryterium podziału elektrowni wiatrowych jest moc turbiny wiatrowej:

  • elektrownie wiatrowe o mocy powyżej 100kW, wykorzystywane są głównie do wytwarzania energii elektrycznej która jest sprzedawana do sieci elektroenergetycznej. Elektrownia dużej mocy musi spełniać wiele rygorystycznych wymagać aby mogła być podłączona do sieci,
  • małe elektrownie wiatrowe, których moc mieści się w przedziale od 100W do 50kW. Najczęściej stosowane są w gospodarstwach domowych w celu zapewnienia energii elektrycznej lub do ładowania domowych akumulatorów. Mogące pracować w sieci wydzielonej lub podłączone do sieci elektroenergetycznej.
  • mikroelektrownie– jednostki wytwórcze nie przekraczające mocy 100W. Najczęściej używane w celu ładowania akumulatorów które mogą stanowić zasilanie dla obwodów wydzielonych. Głównie są to miejsca, w których nie istnieje sieć elektroenergetyczna a potrzeba energii elektrycznej np. obszary wiejskie. Naładowane baterie można wykorzystać np. do oświetlenia części pomieszczeń.  

Turbiny wiatrowe poza kryterium związanym z mocą dzielą się też na dwie zasadnicze grupy, które charakteryzują oś obrotu wirnika.

Budowa elektrowni wiatrowej

Elektrownia wiatrowa zbudowana kilku charakterystycznych elementów bez których produkt końcowy jakim jest energia elektryczna nie byłby możliwy:

  • wirnika,
  • gondoli,
  • wieży,
  • fundamentu.

Analiza ekonomiczna i proces realizacji inwestycji w energetyce wiatrowej

Kwestia ekonomiczna budowy farmy wiatrowej jest bardzo złożona. Wpływ na to ma wiele czynników, które nie sposób jest przewidzieć. Analizy zawsze mają charakter prognoz spowodowane jest to zmianami w czasie. Opierając się na przewidywaniach  należy brać pod uwagę pewne odstępstwa od teoretycznych wyliczeń. Prognozy mimo to stanowią podstawę wszystkich inwestycji i decyzji. Wyliczenia obierają się na wielu algorytmach i często prowadzą do różnych wniosków. W przypadku dużych inwestycji należy używać kilku algorytmów w celu określenia jak najdokładniejszych perspektyw.

Przeprowadzanie analiz ekonomicznych następuje z wykorzystaniem wskaźników oceny efektywności ekonomicznej inwestycji. Do ich obliczenie używa się wielu parametrów szerokim zakresie. Parametrami tymi są:

  • średnie prędkości wiatru w określonej lokalizacji,
  • moc znamionowa elektrowni wiatrowej oraz koszt zainstalowania 1MW mocy,
  • ceny energii oraz certyfikatów,
  • wartość stopy dyskontowej,
  • rodzaj finansowania inwestycji.

Właściwe decyzja w związku z przeprowadzeniem inwestycji wymaga rozwiązania kilku problemów:

  1. Wybór odpowiednich lokalizacji z uwagi na plany zagospodarowania przestrzennego dla:
  2. lokalizacji elektrowni,
  3. lokalizacji stacji transformatorowej,
  4. lokalizacji dróg gruntowych, dojazdowych do obiektów elektrowni wiatrowej.
  5. Weryfikacja prędkości wiatru i jego energii na danym obszarze na podstawie danych z Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMiGW),
  6. Podpisanie umowy z zakładem energetycznym o sprzedaży energii elektrycznej produkowanej w elektrowni wiatrowej w czasie eksploatacji,
  7. Analiza ekonomiczna inwestycji: dobór odpowiednich siłowni i rodzaju finansowania,
  8. Pozyskanie opinii geologicznej na temat terenu na którym znajduje się elektrownia,
  9. Pozyskanie pozwolenia budowlanego.
  10. Pozyskanie pozwolenia na prowadzenie działalności gospodarczej.
  11. Wykonanie dokładnych badań prędkości wiatru na danym terenie przez okres minimum dwóch lat.
  12. Budowa elektrowni wiatrowej.
  13. Odbiór siłowni wiatrowej oraz przyłączenie do systemu elektroenergetycznego.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *