Potencjał rozwoju i problemy energetyki wiatrowej

Growth potential and problems in development of wind energy
Farma wiatrowa Roscoe w Teksasie w USA
Farma wiatrowa Roscoe w Teksasie w USA
fot. twipu.com

Energia wiatru jest jednym z najobfitszych źródeł energii na Ziemi. W ostatnich dekadach rozwiązano większość problemów technologicznych siłowni wiatrowych, niestety w dalszym ciągu problematyczna pozostaje stabilność i przewidywalność warunków wiatrowych. Przeszkodami w budowie fam wiatrowych są też ich wpływ na otoczenie oraz wymagania dotyczące towarzyszącej im infrastruktury.

W artykule:

• Potencjał energetyczny wiatru
• Rozwój energetyki wiatrowej
• Duże parki wiatrowe

streszczenie

W artykule przedstawiono problemy oraz wyzwania stojące na drodze do wielopłaszczyznowego rozwoju energetyki wiatrowej. Omówiono występujące globalnie zasoby wiatru oraz możliwości energetyczne poszczególnych rejonów Polski. Przedstawiono dotychczasowy rozwój siłowni wiatrowych, a także potencjalne ścieżki ich dalszej rozbudowy. Omówiono przykłady dużych instalacji wiatrowych oraz problemy, z jakimi zmagają się ich operatorzy.



abstract

Wind energy is one of the most abundant energy sources on Earth. In recent decades the most of technological problems of wind farms were resolved, unfortunately the main problem lies instability and predictability of wind conditions remain. Obstacles in the construction of wind farms are also impact on the environment and requirements for the accompanying infrastructure.

Potencjał energetyczny wiatru

Dzięki obecnemu rozwojowi techniki energia wiatru jest jednym z najobfitszych źródeł energii na Ziemi, niemal niewyczerpalnym, Energia wiatru to rodzaj energii mechanicznej możliwej do niezwłocznego wykorzystania oraz przetworzenia na energię elektryczną. Rozwiązano również większość problemów technologicznych związanych z budową i uruchamianiem siłowni wiatrowych. Niestety w dalszym ciągu największym problemem jest stabilność i przewidywalność warunków wiatrowych [1].

Określenie potencjału energii wiatru wymaga najczęściej wieloletnich badań. Do nawet ogólnego oszacowania siły wiatru, kierunku i częstości występowania oraz energii konieczna jest przynajmniej 10-letnia seria badań. Dodatkowo przy ocenie panujących w danym miejscu warunków wiatrowych należy zwrócić uwagę na warunki panujące w bezpośredniej okolicy, które wpływają na wyciszenie lub spotęgowanie siły wiatru [1].

Światowe zasoby energii wiatru technologicznie możliwe do wykorzystania ocenia się na ok. 53 tys. TWh/rok. Taka ilość energii w zupełności wystarczyłaby na zaspokojenie rocznych globalnych potrzeb energetycznych. W Europie najkorzystniejsze warunki wiatrowe występują w Danii, Wielkiej Brytanii, Holandii oraz na północnym wybrzeżu Francji. Sprzyjające uwarunkowania przekładają się bezpośrednio na zainstalowane moce oraz odsetek wykorzystywanej energii wiatru.

Z badań wynika, że również ponad 60% powierzchni Polski ma dobre warunki do korzystania z odnawialnego źródła energii, jakim jest wiatr. Obszarami o największym potencjale energetycznym są Pomorze oraz północno-wschodni kraniec kraju. Bardzo odpowiednimi lokalizacjami pod budowę elektrowni wiatrowych są również: Beskid Śląski i Żywiecki, nizinna część Polski, a w szczególności środkowa część Pojezierza Wielkopolskiego, dolina rzeki San oraz Bieszczady wraz z Pogórzem Dynowskim. Na terenach tych notowane są średnie roczne prędkości wiatru na poziomie znacznie przewyższającym 4 m/s [2]. Badania prowadzone w ramach Europejskiego Atlasu Wiatrowego pokazały, że polska część wybrzeża Bałtyku ma warunki wietrzne porównywalne do duńskich czy holenderskich, podczas gdy dalsza północna część Polski odpowiada warunkom wietrzności notowanym w środkowej części Niemiec [3]. Na rys. 1 przedstawiono strefy energetyczne wiatru występujące w Polsce.


Rys. 1. Strefy energetyczne wiatru w Polsce; Lorenc H., Struktura i zasoby energetyczne wiatru w Polsce, IMiGW, 1996

Rozwój energetyki wiatrowej

Obecnie rozwój światowej energetyki wiatrowej dokonuje się w ramach dwóch podstawowych kierunków: lądowego i morskiego. Dodatkowo w ramach lądowej energetyki wiatrowej wyróżnić możemy energetykę wielkoskalową oraz małą (rozproszoną). Pierwsza z nich cechuje się najczęściej występowaniem dużych pojedynczych turbin wiatrowych o mocach przewyższających 1 MW lub farm wiatrowych, czyli zespołu kilku–kilkudziesięciu siłowni wiatrowych. Takie przedsięwzięcia nastawione są na produkcję dużej ilości energii elektrycznej sprzedawanej do sieci elektroenergetycznej. Mała energetyka wiatrowa opiera się z kolei na istnieniu pojedynczych turbin wiatrowych o mocach znacznie mniejszych (maks. 100 kW). Instalowane są one przede wszystkim w bezpośrednim sąsiedztwie terenów mieszkalnych i często pełnią funkcję alternatywnego źródła energii. Można je spotkać także w miejscach trudno dostępnych dla konwencjonalnej energetyki, bez łatwego dostępu do sieci [4].

Morska energetyka wiatrowa (off-shore) to stosunkowo nowe rozwiązanie. Polega na budowie elektrowni wiatrowych na obszarze morskich wód otwartych. Prędkość wiatru osiąga tam wyższe wartości, a wiatr jest bardziej stabilny.
Według Global Wind Energy Council sumaryczna moc elektrowni wiatrowych na świecie w roku 2016 wynosiła 486,7 GW, a wartość nowych inwestycji – 54,6 GW. Na koniec 2016 roku liderem na świecie pod względem mocy elektrowni wiatrowych były Chiny. Dysponowały one farmami o mocy ponad 168 GW, co stanowiło 34,7% światowego udziału w rynku energetyki wiatrowej. Na drugim miejscu znalazły się Stany Zjednoczone z udziałem zaledwie 5% i 82,2 GW zainstalowanej mocy, dalej Niemcy (ok. 50 GW) i Indie (28,7 GW) [5].

Czytaj też: Bezpośrednie systemy ogrzewania i chłodzenia obiektów – układy VRF >>

Jeśli chodzi o typy turbin wiatrowych, znaczna większość instalowanych aktualnie siłowni wiatrowych to urządzenia o trzech łopatach i poziomej osi obrotu wirnika. Taka konfiguracja została uznana za optymalną. Rodzaje i rozmiary instalowanych turbin wiatrowych różnią się w zależności od panujących warunków, niemniej komercyjna energetyka wiatrowa zmierza do coraz wyższych wież i coraz większych turbin (o większych mocach znamionowych). Na rys. 2 zaprezentowano tempo i skalę rozwoju turbin wiatrowych na przestrzeni minionych lat. W ciągu 20 lat możliwa do osiągnięcia moc pojedynczej siłowni wiatrowej wzrosła prawie dwudziestokrotnie, natomiast koszt wyprodukowania jednostki energii zmalał pięciokrotnie.


Rys. 2. Rozwój turbin wiatrowych [6]

 

Dane opublikowane przez Wind Europe za rok 2018 wskazują, że turbiny lądowe o największych mocach instalowane były w Norwegii – średnio 3,6 MW. Najniższą średnią moc znamionową, równą 2 MW, miały te montowane w Grecji i na Litwie, a średnia dla całej Europy wyniosła 2,7 MW. Osiągi turbin przybrzeżnych i morskich były znacznie większe: największa i średnia moc znamionowa nowych turbin wynosiły odpowiednio 8,8 oraz 6,8 MW. Największa turbina na świecie została zainstalowana w Wielkiej Brytanii, jej producentem jest duńska firma Vestas, a średnica wirnika wynosi 164 m [7].

W Europie według stanu na drugą połowę 2019 r. w elektrowniach wiatrowych zainstalowanych jest 189 GW mocy, ok. 10% z nich znajduje się na morzu. Krajem o największej podłączonej mocy są na kontynencie europejskim w dalszym ciągu Niemcy. Kolejne państwa to: Hiszpania, Wielka Brytania, Francja i Włochy. Polska wraz z Danią, Szwecją i Portugalią mogą się pochwalić ponad 5 GW mocy w siłowniach wiatrowych [7]. Na rys. 3 przedstawiono rozwój energetyki wiatrowej w Europie na przestrzeni 10 lat.


Rys. 3. Rozwój energetyki wiatrowej w Europie [7]

Liderem pod względem mocy elektrowni wiatrowych w Polsce jest województwo zachodniopomorskie (prawie 1,5 GW). Wiąże się to głównie z korzystnymi wiatrami wiejącymi w tamtym rejonie znad Bałtyku. Na kolejnych miejscach znajdują się województwa wielkopolskie i pomorskie, odpowiednio 687 i 685 MW [5].

Prawdziwy obraz polskiej energetyki wiatrowej widać jednak dopiero po przeanalizowaniu danych pochodzących z Polskich Sieci Elektroenergetycznych S.A. Jednym z najistotniejszych powodów wstrzymania dalszego rozwoju tej energetyki jest przyjęcie tzw. ustawy odległościowej. Ustala ona m.in. minimalną odległość turbiny wiatrowej od domostw i zabudowań. Według ustawodawcy dystans ten powinien wynosić min. 10-krotność całkowitej wysokości siłowni wiatrowej. W praktyce oznacza to, że turbiny wiatrowe powinny być oddalone od zabudowań o ponad 1,5 km [5].

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[energia wiatru, turbiny wiatrowe, odnawialne źródła energii, energetyka wiatrowa, źródła energii, warunki wiatrowe]

   09.02.2020

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Co osuszy powierzchnię do 80 m² »

osuszanie pomieszczeń


 


Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skróć czas montażu i uruchomienia układu mieszającego nawet o 50% »

uklad mieszający projektowanie



Jak zadbać o higienę w miejscach publicznych »

Zarejestruj się i zgarnij  pieniądze na kolejne zakupy   »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


Jakich elemntów potrzebujesz do projektu fotowoltaicznego »

alternatywne zrodla energii


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Czy pompa ciepła się opłaca »

alternatywne zrodla energii


 


Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Który grzejnik wybrać? Aluminiowy czy stalowy »

grzejniki aluminiowe czy stalowe


 

Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
11/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - OZE w budynkach wielorodzinnych
  • - Klimat w pomieszczeniach szkolnych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl