REKLAMA
REKLAMA  
ENERGETYKA, RYNEK ENERGII - CIRE.pl - energetyka zaczyna dzień od CIREZielona energia
Właścicielem portalu jest ARE S.A.
ARE S.A.

SZUKAJ:



PANEL LOGOWANIA

X
Portal CIRE.PL wykorzystuje mechanizm plików cookies. Jeśli nie chcesz, aby nasz serwer zapisywał na Twoim urządzeniu pliki cookies, zablokuj ich stosowanie w swojej przeglądarce. Szczegóły.


SPONSOR SERWISU
Energopomiar




ENERGIA WIATROWA

Przeczytaj też "Elektrownie wiatrowe żyłą złota na polskiej ziemi?"

Charakterystyka

Wiatr jest zjawiskiem powszechnym i wykorzystywanym przez ludzi na ich użytek już od tysięcy lat. Przed pojawieniem się maszyn parowych był głównym motorem rozwoju przemysłowego. Szacuje się, że globalny potencjał energii wiatru jest równy obecnemu zapotrzebowaniu na energię elektryczną.

Prędkość wiatru, a więc i energia jaką można z niego czerpać, ulega zmianom dziennym, miesięcznym i sezonowym. Szczęśliwie zarówno w cyklu dobowym jak i sezonowym (lato-zima) obserwuje się korzystną zbieżność miedzy prędkością wiatru a zapotrzebowaniem na energię. Dodaje to wartości energii uzyskiwanej z wiatru, gdyż często jest dostępna wówczas, gdy jest potrzebna. Pozwala to na częściowe wypieranie z sieci energetycznej mocy tradycyjnych elektrowni, co przekłada się na redukcję emisji spalin. Jednak aby ten efekt stał się odczuwalny łączna moc zainstalowana elektrowni wiatrowych powinna być mierzona przynajmniej setkami megawatów. W Polsce w chwili obecnej (maj 1999 r.) łączna moc zainstalowanych elektrowni wiatrowych wynosi zaledwie ok. 4 MW, co stawia nas na szarym końcu nie tylko europejskiej listy.

Wiatr jest czystym źródłem energii, nie emitującym żadnych zanieczyszczeń. W korzystnych warunkach wiatrowych (przy prędkości średniej długoterminowej V>5.5 m/s na wysokości wirnika) cena jednostkowa energii pochodzącej z tego źródła może być i często jest niższa od ceny energii z konwencjonalnych elektrowni cieplnych. Postępujący rozwój technologii elektrowni wiatrowych powoduje dalszy spadek kosztów energii i czyni sektor energetyki wiatrowej jeszcze bardziej atrakcyjnym dla inwestorów.

Przemysł energetyki wiatrowej tworzy nowe miejsca pracy dla wysoko kwalifikowanych pracowników, rozwija nowoczesne technologie i stwarza nowe możliwości eksportowe. Polskie przedsiębiorstwa są zainteresowane działalnością w tej dziedzinie, o czym mogą świadczyć istniejące rodzime konstrukcje oraz duże zainteresowanie kooperacją z zachodnimi producentami elektrowni wiatrowych.

Budowę elektrowni wiatrowej ilustruje rysunek 1, natomiast na rysunku 2 przedstawiono budowę profesjonalnej elektrowni wiatrowej o mocy 2 MW pracującej na potrzeby sieci energetyki zawodowej.


Najważniejszym elementem siłowni wiatrowej jest wirnik przekształcający energię wiatru w energię mechaniczną przekazywaną do generatora. Zazwyczaj wykonuje się wirniki trójpłatowe (rzadziej dwupłatowe). Większość płatów wykonana jest z włókna szklanego wzmocnionego poliestrem. Każda łopata składa się z dwóch


Rys. 2. Budowa elektrowni wiatrowej (model V80-2.0MW firmy Vestas)

1) kontroler 2) siłownik mechanizmu przestawiania łopat 3) główny wał 4) chłodnica oleju 5) skrzynia przekładniowa 6) wieloprocesorowy układ sterowania 7) hamulec postojowy 8) dĄwig dla obsługi 9) transformator 10) piasta łopaty 11) łożysko łopaty 12) łopata 13) układ hamowania wirnika 14) układ hydrauliczny 15) tarcza hydraulicznego układu hamowania wirnika 16) pierścień układu kierunkowania 17) fundament 18) koła zębate układu kierunkowania 19) generator 20) chłodnica generatora powłok przymocowanych do belki nośnej.

W niektórych rozwiązaniach istnieje ponadto możliwość zmiany kąta ustawienia łopat wirnika dzięki zastosowaniu siłowników hydraulicznych. Wirnik osadzony jest na wale wolnoobrotowym, którego obroty poprzez skrzynię przekładniową przekazywane są do wału szybkoobrotowego. Wał szybkoobrotowy połączony jest z wałem generatora. Spotykane są też układy pracujące bez przekładni. Najczęściej wirnik obraca się z prędkością (15-30) obr./min., przekładnia zwiększa tą prędkość obrotową 50-krotnie do 1500 obr./min. Stopień przełożenia zależy od typu prądnicy zastosowanej w elektrowni. Jako generatory pracują najczęściej prądnice asynchroniczne. W czasie rozruchu generatory łączone są do sieci przez układy tyrystorowe, które następnie są bocznikowane stycznikami. Mikroprocesorowy system sterowania monitoruje stan siłowni i pobiera dane do obliczeń i sterowania. Generator, transformator, przekładnia i urządzenia sterujące umieszczone są w gondoli. Ponadto gondola zawiera układy smarowania, chłodzenia, hamulec tarczowy itp. Gondola i wirnik obracane są w kierunku wiatru przez silniki i przekładnię zębatą znajdującą się na szczycie wieży, na której umieszczona jest gondola. Wieża jest stalowa, w kształcie rury, rzadziej o konstrukcji kratownicowej. Urządzenia niewielkich mocy, przeznaczone dla małych, indywidualnych użytkowników charakteryzują się znacznie prostszą budową. Nie mają mechanizmów zmiany kąta ustawienia łopat, gondola jest zintegrowana z chorągiewką kierunkową. Często konstrukcja ich wieży umożliwia także ustawienie wirnika w osi pionowej, co jest równoznaczne z wyłączeniem elektrowni.

Generatory

Rodzaj zastosowanego generatora zależy od wielkości siłowni wiatrowej i celu jakiemu ma ona służyć. Wyróżnić można dwa rozwiązania: elektrownie pracujące na sieć wydzieloną oraz elektrownie przyłączone do sieci energetyki zawodowej.

Systemy izolowane są całkowicie niezależnymi Ąródłami energii, w których stosowane są prądnice prądu stałego lub małe trójfazowe prądnice, często z magnesami trwałymi. Pracują one przy zmiennej prędkości obrotowej. Układy takie zawierają najczęściej baterię akumulatorów do gromadzenia energii, regulatory napięcia, falowniki do inwersji prądu stałego na jedno- lub trójfazowy. Elektrownie z prądnicą prądu stałego wymagają zastosowania regulatora napięcia oraz akumulatorów do gromadzenia energii (rys.3), a dodatkowo falownika, aby uzyskać prąd zmienny (rys.4).

Rys. 3. Przykładowe schematy układów pracy systemów autonomicznych z prądnicą prądu stałego

Rys. 4. Przykładowe schematy układów pracy systemów autonomicznych z prądnicą prądu stałego

Użycie generatora prądu zmiennego również pozwala na uzyskanie odpowiedniej jakości energii prądu stałego po uprzednim wyprostowaniu i regulacji napięcia, co ilustruje rysunek 5. Ponieważ prędkość obrotowa turbin elektrowni autonomicznych zmienia się wraz ze zmianami prędkości wiatru, nie mogą one zapewnić napięcia zmiennego o odpowiedniej, niezmiennej wartości częstotliwości i amplitudy. Dlatego muszą one mieć pośredni obwód prądu stałego i falownik, dla uzyskania odpowiednich parametrów napięcia zmiennego (rys.6). Zakres napięć nominalnych przy jakich pracują układy autonomiczne to (12-230) V prądu stałego bądź zmiennego.


Rys. 5. Przykładowe schematy układów pracy systemów autonomicznych z prądnicą prądu zmiennego

Rys. 6. Przykładowe schematy układów pracy systemów autonomicznych z prądnicą prądu zmiennego

W elektrowniach lub farmach wiatrowych pracujących na potrzeby energetyki zawodowej najczęściej wykorzystywana jest prądnica asynchroniczna (rys.7).

Rys. 7. Schemat najczęściej stosowanego układu w energetyce zawodowej

Energia elektryczna produkowana w takich elektrowniach musi mieć takie same parametry (częstotliwość i napięcie) jak sieć, z którą elektrownia wiatrowa współpracuje. Zwykle prędkość obrotowa turbiny utrzymywana jest na stałym poziomie, jednak stosuje się też układy pracujące ze zmienną prędkością obrotową. Dla zwiększenia rocznej produkcji energii stosowane są dwa generatory, z których jeden pracuje przy dużych prędkościach wiatru, zaś drugi przy słabszych wiatrach. Inne rozwiązanie to generatory o przełączanej (regulowanej) liczbie par biegunów. Daje to również możliwość pracy przy różnych prędkościach obrotowych generatora. W czasie rozruchu generatory łączone są do sieci przez układy tyrystorowe, które następnie są bocznikowane stycznikami.

Uwarunkowania wykorzystania energii wiatru

Szacuje się, że na 1/3 powierzchni Polski istnieją odpowiednie warunki dla wykorzystania energii wiatru, a produkcja energii elektrycznej z wiatru może osiągnąć nawet 17 proc. bilansu energetycznego kraju. W chwili obecnej w Polsce pracuje 29 elektrowni wiatrowych o łącznej mocy 10 MW.

Z budową siłowni wiatrowych wiąże się jednak kilka problemów. Są one uzależnione od dość nieprzewidywalnego źródła energii. Zanim przystąpi się do budowy, muszą być przeprowadzone żmudne i kosztowne badania wietrzności. Trwają one minimum dwa lata, a w praktyce nawet 3-5 lat.

Inny problem, to nieprzewidywalność dostaw energii. Gdy wiatr wieje zbyt słabo, energii brakuje. Zbyt mocne podmuchy także są niekorzystne. Efektem są zawirowania w dostawach energii, co jest kłopotliwe w okresach szczytowych poborów mocy. Aby to zmienić, potrzebne byłoby uzupełnienie źródeł energii szybko uruchamianymi turbinami gazowymi.

Kolejnym problem jest zagrożenie dla tras przelotów ptaków. Z badań międzynarodowej organizacji ekologicznej Pro Animals wynika, że w wielu miejscach trasy migracji ptaków krzyżują się, a nawet pokrywają z miejscami najlepiej sprzyjającymi budowie farm wiatrowych. Efektem jest zagłada dużej ilości ptaków.

Budowa wiatraków przynosi jednak także wymierne korzyści. Z naturalnych względów elektrownie wiatrowe lokalizowane są najczęściej w pobliżu akwenów lub wprost na nich. W naszym kraju oznacza to, że wiatraki powinny być budowane głównie na północy kraju, gdzie występuje problem niedostatku energii, której źródła są na południu. Budując wiatraki uniknęlibyśmy budowy kosztownych linii przesyłowych.

Należy pamiętać, że wiatraki produkują naprawdę czystą energię, co trudno powiedzieć np. o spalaniu biomasy. Po wyeksploatowaniu farmy (okres 25-30 lat) - praktycznie nie ma problemu z jej utylizacją czy kosztowną rekultywacją terenu, czego wymaga obszar po klasycznej elektrowni.

Wiatraki to dobra inwestycja

Budowa farmy wiatrowej gwarantuje wysoki zwrot z kapitału. Instytucje finansowe chętnie angażują się w takie inwestycje i akceptują wysoką dźwignię finansową. Problemem jest jednak duża ilość czasochłonnych formalności związanych z budową i uruchomieniem farmy.

Pieniądze na inwestycję nie są problemem

Inwestycja w 1 MW energii z wiatru wynosi ok. 1,5 mln euro. Zdobycie funduszy na ten cel nie jest problemem. Przy obecnych możliwościach finansowania wystarczy kapitał w wysokości 5 proc. wartości inwestycji. 15 proc. wyłoży inwestor finansowy, a na pozostałe 80 proc. można dostać kredyt . W 2008 r. roku ma również ruszyć nabór wniosków o unijne dotacje na budowę farm (działanie 9.4 programu operacyjnego "Infrastruktura i środowisko").

Wewnętrzna stopa zwrotu z inwestycji w części deweloperskiej (sprzedaż gotowej farmy) wynosi 25 - 40 proc., zaś eksploatacyjnej 15 - 20 proc. Tak duża zyskowność wynika m.in. z tego, że ceny energii z OZE należą w Polsce do najwyższych w Europie - za sprzedaż 1 MWh energii właściciel farmy może uzyskać do 110 euro, podczas gdy w Niemczech tylko 80, a w Holandii nawet 70 euro.

Najważniejsza jest lokalizacja.

Turbina powinna pracować przynajmniej 2 tys. godzin w roku. Do niedawna minimalna prędkość wiatru przy tego typu inwestycjach musiała wynosić 6 m/s, ale najnowsze turbiny zapewniają opłacalność przedsięwzięcia już przy prędkości 5 m/s. To pozwala na rozwijanie inwestycji także poza polskim Wybrzeżem, gdzie do tej pory powstało najwięcej farm.

Wybór właściwej lokalizacji wiąże się z pierwszym dużym wydatkiem, czyli pomiarem wiatru, co wymaga budowy masztu wysokości 40 m i kosztuje ok. 150 tys. zł. Wyniki pomiaru są jednym z tych dokumentów, które trzeba mieć ze sobą, rozpoczynającstarania o kredyt.

Trzeba być cierpliwym

Od momentu znalezienia lokalizacji do uruchomienia wiatraka upływa średnio pięć lat. Prawdziwym problemem jest zdobycie wszystkich pozwoleń, których jest w sumie ok. 60 (od oceny oddziaływania na środowisko - w tym na ptaki i wykopaliska - po pozwolenia od lotnictwa i warunki przyłączenia do sieci). Może zająć to nawet trzy lata.

Największym wydatkiem przy inwestycji w farmę wiatraków jest zakup turbiny - pochłania ok. trzech czwartych funduszy. Żywotność turbiny wynosi ponad 20 lat, a inwestycja zwraca się przy dobrej wietrzności po czterech - pięciu latach, gdy zaś wiatr wieje słabiej (np. na południu Polski) - po ok. siedmiu - ośmiu latach. Zakup turbiny nie jest jednak tylko kwestią pieniędzy, ale i czasu- na jej dostawę trzeba czekać zwykle trzy - cztery lata.

Energia wiatru w kWh (m2 /rok)

Źródło: "Energia & Przemysł" - marzec 2007 na podstawie danych prof. Haliny Lorenc, IMiGW

Elektrownie wiatrowe w Polsce



Nr Miejscowość Moc
1 Dąbrowa 200 kW
2 Nowogard 225 kW
3 Zagórze 30 MW
4 Jagniątkowo 30,6 MW
5 Tymień 50 MW
6 Cisowo 18 MW
7 Barzowice 5 MW
8 Zajączkowo i Widzino (w budowie) 90 MW
9 Zwarcienko 320 kW
10 Starbienino 250 kW
11 Lisewo 10,8 MW
12 Lisewo 150 kW
13 Połczyno 1,6 MW
14 Swarzewo 1,2 MW
15 Puck 22 MW
16 Bogatka 850 kW
17 Malbork (w budowie) 18 MW
18 Kisielice 40,5 MW
19 Wrocki 160 kW
20 Kłonowo 450 kW
21 Zagorzyce 750 kW
22 Sokoły 600 kW
23 Kramsk 750 kW
24 Kwilcz 160 kW
25 Sosnowiec 160 kW
26 Słup 160 kW
27 Kamieńsk 30 MW
28 Rembertów 250 kW
29 Chwałowice 300 kW
30 Mielec 250 kW
31 Zawoja 160 kW
32 Rytro 160 kW
33 Pielgrzymka 150 kW
34 Sieniawa 600 kW
35 Wróblik Szlachecki 320 kW
36 Wiżajny 600 kW

Źródło: PSEW

Zapoznaj się także z materiałem "Proces transakcyjny sprzedaży farm wiatrowych" autorstwa Witolda Hruzewicza i Kacpra Ostrowskiego z firmy Corporate Finance i Strategic Advisory Azimutus S.A.

KOMENTARZE ( 30 )


Autor: gumek wilkowo 31.10.2006r. 15:54
takie wiatraki to jest niezla rzecz super sprawa
ODPOWIEDZ
Rozwiń (Pełna treść komentarza)
Autor: delf 28.11.2006r. 14:10
jaka jest rola falowników w wytworzeniu energii o zadanej jakości w małych elektrowniach wodnych.
Odpowiedzi: 1 | Najnowsza odpowedź: 26-03-2008r. 22:23 ODPOWIEDZ
Rozwiń (Pełna treść komentarza)
Autor: wind 03.03.2007r. 12:33
Powieccie ludzie czemu sie nie kozysta w Polsce z tego typu zróbeł odnawialnych na wieksza skalę , zacznijmy wkoncu... pełna treść komentarza
Odpowiedzi: 1 | Najnowsza odpowedź: 26-03-2008r. 22:14 ODPOWIEDZ
Rozwiń (Pełna treść komentarza)
Autor: przyszli magisterowie 09.05.2007r. 11:47
Piszemy prace o takiej tematyce tak sie juz zapetlilismy, ze normalnie nie wiemy o co chodzi. Jeden z nas pije od... pełna treść komentarza
Odpowiedzi: 1 | Najnowsza odpowedź: 27-04-2013r. 19:03 ODPOWIEDZ

Autor: Iwon 30.05.2007r. 15:48
Przy obecnym boomie w budownictwie i ograniczeniach emisji dwutlenku węgla, jakie nałożyła na nas UE. Dobrze by było... pełna treść komentarza
ODPOWIEDZ
Rozwiń (Pełna treść komentarza)
Autor: AQUS 31.05.2007r. 10:26
To może być jako dodatkowe źródło. Ciekawe co zrobią wiatrolodzy gdy przestanie wiać? Rząd powinien pomyśleć o... pełna treść komentarza
Odpowiedzi: 1 | Najnowsza odpowedź: 26-03-2008r. 22:18 ODPOWIEDZ
Rozwiń (Pełna treść komentarza)
Autor: chester 26.01.2008r. 18:13
temat ciekawy chcialbym postawic w-80 na terenie warmi
Odpowiedzi: 1 | Najnowsza odpowedź: 26-03-2008r. 22:20 ODPOWIEDZ

Autor: Devils2 23.03.2008r. 14:46
Pisze prace na temat elektrowni wiatrowej V80-2.0MW firmy Vestas.Szukam materialow: dokladny schemat i parametry do... pełna treść komentarza
ODPOWIEDZ

Autor: marek 24.06.2008r. 23:01
lepiej.ruskim.placic.za.gaz.a.tobie.nie.wolno.wiatraka
ODPOWIEDZ
Rozwiń (Pełna treść komentarza)
Autor: Zbyszek 22.07.2008r. 14:39
Czemu nie są poodawane średnie wartości mocy faktycznie uzyskiwanej z zainstalowanych wiatraków lub też faktyczna... pełna treść komentarza
Odpowiedzi: 1 | Najnowsza odpowedź: 03-09-2008r. 10:13 ODPOWIEDZ
Rozwiń (Pełna treść komentarza)
Autor: slawekvensys 24.12.2008r. 09:19
Stawianie przemysłowych turbin wiatrowych musi być poprzedzone jednorocznymi badaniami wiatru na odpowiedniej... pełna treść komentarza
Odpowiedzi: 4 | Najnowsza odpowedź: 28-12-2010r. 14:58 ODPOWIEDZ

Autor: Wroslawek 07.04.2009r. 23:04
Ja jestem na początku tej drogi mam chęci oraz pomysły i ziemie,proszę jednak forowiczów o projekty gotowych... pełna treść komentarza
ODPOWIEDZ

Autor: JacekEl 21.05.2009r. 18:09
WROSLAWEK, jestem na tej samej drodze co Ty i jezeli otrzymales jakiekolwiek projekty od forumowiczow , prosilbym o... pełna treść komentarza
ODPOWIEDZ

Autor: gabi 13.03.2010r. 12:57
wskazana wymiana informacji w tak duzych inwestycjach.Potrzebuje kontakt z osoba ,ktura juz otrzymala 80 procent... pełna treść komentarza
ODPOWIEDZ

Autor: kleban 15.03.2010r. 17:47
Interesuje mnie tematyka budowy wiatraków i praca przy takich obiektach ,czy może ktoś mi dać jakieś namiary
ODPOWIEDZ

Autor: arek 08.04.2010r. 07:03
Zaczynam właśnie zabawę z wiatrakami w Małopolsce. Chcę wybudować niewielki generator o mocy do 250kW. Mam teren i... pełna treść komentarza
ODPOWIEDZ

Autor: Kamil 26.08.2010r. 16:10
Elaktrownie wiatrowe to świetny pomysł na interes, ale tez pożytek dla przyrody, tylko polecam zwracać uwagę na firmę... pełna treść komentarza
ODPOWIEDZ

Autor: davis 24.10.2010r. 19:21
Za wyprodukowanie 1KW zielonej energi płaci energetyka czy jest różnica miedzy turbina fotowoltanika bo w końcu... pełna treść komentarza
ODPOWIEDZ

Autor: ENERGOVISION 20.10.2012r. 12:34
energovision 2012.10.20 elektrownie wiatrowe to świetny produkt marketingowy dla dostawców interwencyjnych źródeł... pełna treść komentarza
ODPOWIEDZ

Autor: ENERGOREVOLUTION 20.10.2012r. 13:13
energorevolution 2012.10.20 elektrownie wiatrowe to świetny produkt marketingowy dla dostawców interwencyjnych... pełna treść komentarza
ODPOWIEDZ
Dodaj nowy Komentarze ( 30 )

DODAJ KOMENTARZ
Redakcja portalu CIRE informuje, że publikowane komentarze są prywatnymi opiniami użytkowników portalu CIRE. Redakcja portalu CIRE nie ponosi odpowiedzialności za ich treść.

Przesłanie komentarza oznacza akceptację Regulaminu umieszczania komentarzy do informacji i materiałów publikowanych w portalu CIRE.PL
Ewentualne opóźnienie w pojawianiu się wpisanych komentarzy wynika z technicznych uwarunkowań funkcjonowania portalu. szczegóły...

Podpis:


Poinformuj mnie o nowych komentarzach w tym temacie




cire
©2002-2014
Agencja Rynku Energii S.A.
mobilne cire
IT BCE
LID