fbpx
Farma wiatrowa – jak wiatr zawieje

Farma wiatrowa – jak wiatr zawieje

Turbozespół wiatrowy to kolejne źródło po fotowoltaice, które wykorzystuje energię odnawialną do produkcji energii elektrycznej. W tym przypadku, wytwarzanie jest możliwe dzięki energii kinetycznej wiatru. Zgodnie z danymi Polskich Sieci Elektroenergetycznych, moc zainstalowana instalacji wiatrowych w Polsce 1 stycznia 2021 roku wynosiła 6613,99 MW.

Zahamowanie rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce

Obecnie budowa farm wiatrowych w Polsce niemal ustała na skutek regulacji wprowadzonych ustawą z dnia 20 maja 2016 o inwestycjach w zakresie elektrowni wiatrowych. Zapisy tzw. ustawy odległościowej skutecznie wyłączyły z możliwości inwestycji w źródła wiatrowe około 99% powierzchni kraju. Po wprowadzeniu ustawy rozwijane były i są projekty, które uzyskały stosowne pozwolenia przed wejściem w życie jej zapisów. Skutek zahamowania inwestycji zaobserwować można na poniższym wykresie prezentującym moc zainstalowaną takich instalacji przyłączonych do Krajowego Systemu Elektroenergetycznego.

Rozwój energetyki wiatrowej w Polsce Obecnie zapowiadana jest nowelizacja wskazanej ustawy co z pewnością doprowadzi do ponownego zainteresowania inwestorów budową w tej technologii na lądzie.

Charakterystyka pracy turbozespołu wiatrowego

Turbozespół wiatrowy przekształca energię wiatru na energię elektryczną. Powoduje to, że produkcja energii zależna jest wyłącznie od siły wiatru i charakterystyki samego turbozespołu. Dla lepszego zobrazowania tej zależności prezentujemy poniżej przykładową charakterystykę pracy takiej jednostki wytwórczej.

Charakterystyka pracy turbozespołu wiatrowego

Jak można zauważyć, turbozespół osiąga maksymalną moc przy prędkości wiatru nie mniejszej niż 13 m/s. Równocześnie, tak dobry wiatr rzadko występuje w warunkach Polskich co powoduje, że przez zdecydowaną większość czasu instalacja pracuje z mocą dużo niższą niż jej moc znamionowa.

Zmienność wiatru w czasie

Podstawowym problemem technologii jest brak pewności dostarczenia energii do systemu w każdej chwili. Ponadto, zmienny charakter produkcji objawia się nawet w przedziałach krótkoterminowych, co zaprezentowano na poniższym wykresie. Prezentuje on dane historyczne produkcji energii w Polsce na początku lutego tego roku.

Zmienność produkcji turbiny wiatrowej

Jak można zauważyć, na przestrzeni tygodnia wartość produkcji zmieniała się w zakresie od niemal zera do ponad 4500 MWh. Ponadto produkcję można przewidzieć wyłącznie w perspektywie krótkoterminowej – nie zawsze jednak i to się udaje.

 

Produkcja w ciągu doby

Świetnym przykładem zmienności generacji jest dzień 4 lutego przedstawiony na poniższym wykresie.

Zmienność produkcji farmy wiatrowej

Pomiędzy godziną pierwszą a drugą w nocy wszystkie farmy w Polsce dostarczyły do systemu elektroenergetycznego ponad 4000 MWh energii. 23 godziny później było to już mniej niż 100 MWh. Oznacza to 40-krotny spadek wykorzystania turbozespołów wiatrowych w czasie niecałych 24h.

Oczywiście powyższy przykład może zostać uznany za skrajny aczkolwiek ukazuje, jak zmienna jest generacja wiatrowa. Bardziej stabilne pod kątem produkcji będą morskie farmy wiatrowe. Wiatr na morzu wieje mocniej, dłużej i bardziej stabilnie aniżeli na ladzie. Z tego względu energia dostarczana do systemu z takich obiektów powinna charakteryzować się mniej stromymi zmianami w krótkich okresach czasowych.

Produkcja w ciągu roku

Produkcja turbozespołu wiatrowego na przestrzeni roku nie jest tak charakterystyczna, jak w przypadku instalacji bazujących na ogniwach fotowoltaicznych, o których już pisaliśmy (Fotowoltaika – dlaczego produkuje tak mało energii). Każdego roku, produkcja w konkretnym miesiącu może znacznie odbiegać od wielkości występujących w latach poprzednich. Dla lepszego zobrazowania „różnorodności” przedstawiamy roczną produkcję farmy wiatrowej w ujęciu miesięcznym.

Produkcja energii z wiatru

W Polsce, lepsze warunki dla instalacji wytwórczych wykorzystujących wiatr występują w miesiącach zimnych. Wtedy wiatr wieje dłużej i mocniej. Zgodnie z danymi przedstawionymi powyżej, w okresie od października do marca produkowane jest około 72% energii.

Należy podkreślić, że przedstawione dane dotyczą jednej, konkretnej instalacji. Zwiększenie wysokości wieży czy zmiana lokalizacji turbozespołu o kilka kilometrów może wpłynąć na rozkład produkcji w skali rocznej czy miesięcznej. W rzeczywistości, przed rozpoczęciem prac nad budową parku wiatrowego, każdorazowo wykonywane są długookresowe analizy wietrzności.

Poleganie na wietrze

Zależność farm wiatrowych od warunków atmosferycznych powoduje, że źródła te nie mogą stanowić w obecnej chwili podstawy tzw. miksu energetycznego. Przykładów tej tezy można upatrywać w sytuacjach, które zaistniały ostatnimi czasy w Szwecji, Niemczech czy Stanach Zjednoczonych. W każdym z Państw wystąpiły problemy z dostawami energii elektrycznej do sieci spowodowane zbyt niską generacją w porównaniu do zapotrzebowania występującego w systemie. Powodem było zamarznięcie łopat turbin wiatrowych (Stany Zjednoczone) oraz praktycznie zerowa produkcja energii z powodu braku wiatru (Niemcy). Oczywiście nie twierdzimy również, że elektrownie węglowe czy jądrowe rozwiązałyby problemy z dostawą energii – one też zawodzą a skutki mogą być dużo poważniejsze. Na problem należy spojrzeć szerzej i nie ma tu dobrego rozwiązania, możliwego do zastosowania w obecnych czasach. Przyjrzymy się tym zagadnieniom w kolejnych artykułach tej serii.

Podsumowanie

Turbozespoły wiatrowe stanowią jedno z rozwiązań tzw. energetyki odnawialnej pozwalające produkować i dostarczać do systemu elektroenergetycznego energię elektryczną. W Polsce rozwój farm wiatrowych praktycznie się zatrzymał w 2016 z uwagi na wprowadzoną tzw. ustawę odległościową. Istnieje jednak realna szansa, że już w tym roku możliwości te zostaną odblokowane. Bez wątpienia jednostki te są potrzebne – mają znacznie wyższy wskaźnik wykorzystania mocy od jednostek fotowoltaicznych. Produkują również więcej energii w miesiącach zimnych – w przeciwieństwie do instalacji fotowoltaicznych. Ich zmienność powoduje jednak, że nie mogą stanowić podstawy wytwarzania energii elektrycznej – przynajmniej w obecnych czasach.

Zostaw komentarz

cztery − 4 =

error: Content is protected !!