38
Energija vjetra Energija vjetra Korištenje energije vjetra za proizvodnju el. energije Prof.dr.sc. Zdenko Šimić FER 2010. [email protected]

Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

  • Upload
    others

  • View
    13

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Energija vjetraEnergija vjetraKorištenje energije vjetra za proizvodnju el. energijeProf.dr.sc. Zdenko ŠimićFER [email protected]

Page 2: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

SadržajSadržajSadržajSadržaj

• Uvod

• Snaga i energija vjetra

• Električna snaga vjetroagregata

P i d l kt ič ij j t l kt i• Proizvedena električna energija u vjetroelektrani

• Posebnosti proizvodnje električne energije u• Posebnosti proizvodnje električne energije u

vjetroelektrani

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 22

Page 3: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Uvod: Povijest korištenja energije vjetraUvod: Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra• jedrenje u Egiptu - prije 4500 g.• pumpanje vode u Indiji i• pumpanje vode u Indiji i

mljevenje žitarica u Kini - prije 2400 g.

f• Perzija, Afganistan, Europa i drugi sve do industrijske revolucije za pumpanje vode i mljevenje žitarica

• krajem 19. st. prve el. VE u Danskoj i SADDanskoj i SAD

• 1941. u SAD vjetroelektrana za proizvodnju el. en. snage 1 25 MW1,25 MW

• 1980-te u SAD• zadnjih 15 godina u Europi i šire

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetraZdenko Šimić - Energija vjetra 3

• zadnjih 15 godina u Europi i šire

Page 4: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Mlin na vjetar –Afghanistan (900 god )Mlin na vjetar –Afghanistan (900 god )

Vjetrenjače –Europa (srednji vijek)

Vjetrenjače –Europa (srednji vijek)Afghanistan (900. god.)Afghanistan (900. god.) Europa (srednji vijek)Europa (srednji vijek)

Wi d ill k d C d C i t

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra

Windmills kod Campo de Criptana,La Mancha (Španjolska)

Page 5: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Prvi vjetroagregati - Europa i SAD (kraj 19. st.)Prvi vjetroagregati - Europa i SAD (kraj 19. st.) Novi početak –

California 1985Novi početak –

California 1985California 1985.California 1985.

Boone, NC 2 MW Mod-1

SAD -Charles

Bush 1890

Altamonte Pass 4000 x 40 kW

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra

Danska - La Cour’s testni vjetroagregat 1897

Page 6: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Danas – energija vjetra dio rješenjaDanas – energija vjetra dio rješenja

10 10 x x 2,3 MW Bonus2,3 MW Bonus (Siemens)(Siemens) VAVAvisina stupa 61 m, dubina vode 15 mvisina stupa 61 m, dubina vode 15 m

41x1 MW Mitsubishi MWT-1000A, 55 m stup,29.5 m lopatice, Combine Hills projekt u NE Oregon

Energijske tehnologijehttp://www.samsohavvind.dk/windfarm/

Page 7: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Stanje do 2009.Stanje do 2009.jj

GWEC izvještaj “Global Wind 2009” nahttp://www.gwec.net/index.php?id=167

Kumulativno instaliranoGodišnje instalirano

Energijske tehnologije2010. 7

Page 8: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Energija i snaga vjetraEnergija i snaga vjetraEnergija i snaga vjetraEnergija i snaga vjetra• energija mase zraka je

k d đ j t ć ši 2

2vmEk

kinetička:– masu zraka određuje gustoća, površina

kroz koju struji, brzina i vrijeme: m=Avt

• snaga vjetra:

2

tvAEk

2

3

• snaga vjetra:– derivacija energije po vremenu, dE/dt:

• gustoća zraka:

2

2

3vAPvjetra

• gustoća zraka:– ovisi o temperaturi, tlaku i vlažnosti– za standardne uvjete na moru

1 225 k / 3 (101 3 kP i 15 °C)

2

=1,225 kg/m3 (101,3 kPa i 15 °C)– moguće je koristiti standardnu gustoću uz

korekciju faktorom odstupanja (prosjeka) stvarnog tlaka i temperature:

vA

d=vttlaka i temperature:

– unutar uobičajenih promjena temperature i tlaka gustoća varira do 10%

b i k

3,101pcH

TcT

1,288

Energijske tehnologijeEnergija vjetra 8

• brzina zraka:– raste s visinom i vrlo je promjenjiva

T

Page 9: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Teorijski iskoristiva snaga vjetraTeorijski iskoristiva snaga vjetraTeorijski iskoristiva snaga vjetraTeorijski iskoristiva snaga vjetraIskorištena snaga ovisi o brzini kojom vjetar

dolazi (v) i brzini kojom odlazi (w):dolazi (v) i brzini kojom odlazi (w):– posebno odvajamo masu jer ovisi o prosjeku brzina:

– neka omjer brzina w/v bude x

v w

j

22

2)(

2wvwvAP

23 1

2)1(

2xxvAP

pcvAP

3

2

21)1( xxc

cp

12

xcp

– za x= w/v=1/3 , cp ima maksimalnu vrijednost cp.max :

16/27 59 3%cp.Betz=16/27=59,3%

- stvarni stupanj djelovanja je uvijek manji od maksimalnog

Energijske tehnologijeEnergija vjetra 9

x

j j g

Page 10: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Električna snaga vjetroagregataElektrična snaga vjetroagregataSnaga vjetra proporcionalna je :

gustoći zraka• gustoći zraka• trećoj potenciji brzine vjetra

D bi i j t d đ j b i j t i Dobivena snaga iz vjetra određena je brzinom vjetra i karakteristikom vjetroagregata: el snagael. snaga

1. startna brzina2. promjenjiva snaga i

3Pb p j j g

efikasnost3. nazivna snaga

(promjenjiva efikasnost)2Pa

b

(promjenjiva efikasnost)4. maksimalna brzina

1 4

Pa

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 1010

brzina vjetrava vb

Page 11: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Ovisnost snage VA o brzini vjetraOvisnost snage VA o brzini vjetrag jg j• Svaki VA ima

karakteristiku snage ukarakteristiku snage u ovisnosti o brzini vjetra

• Karakteristika snage ovisi• Karakteristika snage ovisi o tehničkoj izvedbi – pasivna samoregulacija (stall)– aktivna regulacija (pitch)

Energijske tehnologije11

Page 12: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Koeficijent c ovisi o izvedbi vjetroagregataKoeficijent c ovisi o izvedbi vjetroagregataKoeficijent cp ovisi o izvedbi vjetroagregataKoeficijent cp ovisi o izvedbi vjetroagregata

Moderni VA sa tri lopatice

Energijske tehnologije12λ – omjer vršne linearne brzine lopatica i brzine vjetra

Page 13: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Energija vjetra – brzinaEnergija vjetra brzina

Vjetar je masa zraka u pokretu:• uzrokuje ga razlika tlakova

(rezultat razlike temperatura)( e u tat a e te pe atu a)• posljedica Sunčeve energije (1 do 2 %)

č j tj j t ij Z lj i k fi ij tl• značajan utjecaj rotacije Zemlje i konfiguracije tla

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 1313

Page 14: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Varijabilnost brzine vjetra u prostoruVarijabilnost brzine vjetra u prostoruj j pj j p

meteorologija 100 k

Kratkotrajne varijacije brzine vjetra na dvije lokacije mogu biti korisne za

vrsta tlatopografija

~ 10 km

~ 100 kmsmanjivanje ukupne varijabilnosti proizvedene energije.Primjer za dvije lokacije udaljene 90 m:

prepreke<< 1 km

~ 1 km

a[m

/s]

brzi

na

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 14

vrijeme [s]

Page 15: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Varijabilnost brzina vjetra u vremenu: satno dnevno mjesečnoVarijabilnost brzina vjetra u vremenu: satno dnevno mjesečno

3

4

5 Jan

satno, dnevno, mjesečnosatno, dnevno, mjesečno

10

12

14

(m/s

)

Wind Speed

0 6 12 18 240

1

2

Prikaz stvarnih mjerenja u Dubrovniku:

10W ind S pe e d

1 2 3 4 5 6 70

2

4

6

8

Win

d Sp

eed

(j j

4

6

8

d Sp

eed

(m/s

)

January

Jan Feb Mar A pr May Jun Jul A ug Sep Oc t Nov Dec0

2

4

Win

Wind Speed m/s

18

24Wind Speed

8.4

9.8

11.2

12.6

14.0m/s

6

12

Hou

r of D

ay

2.8

4.2

5.6

7.0

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 15

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec0

Day of Year

0.0

1.4

Page 16: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Brzina vjetra prikazana statističkiBrzina vjetra prikazana statističkiBrzina vjetra prikazana statističkiBrzina vjetra prikazana statistički16

18Wind Speed PDF

kkk 1Weibull raspodjela

f(v) – funkcija gustoće vjerojatnosti pojavljivanja brzine v

10

12

14

uenc

y (%

)

kk

cv

cv

ckvf exp)(

1Weibull raspodjelac – faktor skale [m/s]k – faktor oblika

4

6

8

Freq

u

22

Rayleigh raspodjelaza k = 2 u Weibullovojfi – frekvencija brzine vi

0 2 4 6 8 10 12 140

2

Value (m/s)Wind speed data Best-f it Weibull (k=1.43, c=3.36 m/s)

1 4W in d S p e e d D u r a t io n C u r v e

2 exp2)(

cv

cvvf

1 0

1 2

)

Krivulja trajanja brzine vjetra

4

6

8

Valu

e (m

/s)

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 16

0 2 ,0 0 0 4 ,0 0 0 6 ,0 0 0 8 ,0 0 00

2

H o u r s E q u a le d o r E x c e e d e d

Page 17: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Brzina vjetra u ovisnosti o visiniBrzina vjetra u ovisnosti o visini

• Brzina se vjetrapovećava s visinompovećava s visinom– to ovisi o konfiguraciji

tla, temperaturi i tlaku– važno za procjenu

brzine na raznimbrzine na raznim visinama jer određuje snagu i naprezanje VA

• Jednostavan model Varijacija brzine vjetra [m/s] s visinom [m] ovisno o preko koeficijenta terena :– mirna voda i glatko i

j j j [ / ] [ ]dobu dana i godišnjem dobu (siječanj – crno i srpanj– crveno). (B. Sørensen: Renewable Energy).

4 4 / (16 k /h)g

tvrdo tlo: =0,10– visoka trava =0,15– šumovito =0,25

d l k

=0,4450

300

4,4 m/s (16 km/h)

4,4 m/s

Visina– grad s velikim zgradama =0,40

H

=0,28

=0,16

300

150

4,4 m/s

3,12,2

Visina

[m]

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 17

00 H

HvvH30

,,1,4

Page 18: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Srednje godišnje brzine vjetraSrednje godišnje brzine vjetra

• na 10 m visine

( )(1992-2001.)

• DHMZ

d 1 d >6 /• od 1 do >6 m/s

Zadatak:Kolika je brzine na 80 m visine za80 m visine za visoku travu na tlu i brzinu od 5 m/s?

15,0

80 10805

v

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 18

v80 = 6,8 m/s

Page 19: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Atlas vjetra i potencijal energijeAtlas vjetra i potencijal energijepotencijal energijepotencijal energije

Europa TWh/god.

kopno 500kopno 500

pučina 2000

potrošnja (1) 3000

Svijet TWh/god.

potencijal (2) 25000

t š j (1) 15000(1) Približno za 2003.

potrošnja (1) 15000 (2) Samo kopno.

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 19

Page 20: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Kako dobiti statistiku vjetra za lokaciju?Kako dobiti statistiku vjetra za lokaciju?

Problem: Rješenje:

podaci s ostalih l k ij

ostale lokacije ne odgovaraju

Problem: Rješenje:

koreliranje(tlo prepreke)

Korelacioni atlas vjetra

lokacija odgovaraju (tlo, prepreke) j

dva pristupa

k li j d i “Predviđanje lokalna mjerenja kratko vrijeme

(brzina, smjer i temperatura)

koreliranje s drugim lokacijama gdje je duže mjereno

Predviđanje koreliranjem

mjerenja”

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 2020

p )mjerenja

Page 21: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Dostupnost dugoročnih podatakaDostupnost dugoročnih podataka

i l i t t j j b i j tgdje?

• nacionalni sustav meteo mjerenja brzine vjetra• posebne namjene (nautika, avijacija, poljoprivreda)• korištenje vjetra od ranih 80-ih

d ?• preciznost anemometara• pohrana i obrada podatakapouzdano?

reprezen

• pohrana i obrada podataka• konzistentnost i povijest lokacije

k t tlreprezen-tativno?

• prepreke, vrsta tla• primjena korekcija

korisno? • format podataka: samo godišnji prosjeci ili duge vremenske serije• dugotrajno mjerenje

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 2121

• dugotrajno mjerenje

Page 22: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Procjena snaga vjetra lokalno na tri visineProcjena snaga vjetra lokalno na tri visineProcjena snaga vjetra lokalno na tri visineProcjena snaga vjetra lokalno na tri visine

Irska: na 50 75 i 100 m; 75x150 kmIrska: na 50 75 i 100 m; 75x150 kmIrska: na 50, 75 i 100 m; 75x150 kmIrska: na 50, 75 i 100 m; 75x150 km

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 22

Page 23: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

15

20

25

30

d Sp

eed

(m/s

)

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec0

5

10Win

d

Power Curve

1,000

1,500

2,000

Pow

er (k

W)

Power Curve

1 500

0 5 10 15 20 250

500P

Wind Speed (m/s)

500

1,000

1,500

Pow

er (k

W)

16 Scaled data PDFJan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

0

50 Vestas V82 Power Output PDF

4

8

12

Freq

uenc

y (%

)

20

30

40

eque

ncy

(%)

Energijske tehnologije0 5 10 15 20 25 30 35

0

4F

Value (m/s)Wind speed data Best-f it Weibull (k=1.42, c=7.63 m/s)

0 500 1,000 1,500 2,0000

10

Fre

Value (kW)

Page 24: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Procjena proizvodnje ukupne godišnje električne energijeProcjena proizvodnje ukupne godišnje električne energijeelektrične energijeelektrične energijeWgod. – procijenjena godišnja proizvodnja el. en.

T 365 24 8760 h dfPTWmv

)()(Tgod. = 365·24 = 8760 h

r – raspoloživost (0,9 ili više)

vp vm – početna i maksimalna brzina vjetra

dvvfvPrTWpv

godgod )()(..

vp, vm početna i maksimalna brzina vjetra

P(v) – snaga VA pri brzini v

f(v) – funkcija gustoće vjerojatnosti pojavljivanja brzine v m

p

v

vgod dvvfvPrW )()(8760.

Za utjecaj tlaka i temperature treba uključiti

korekciju cH i cT.mv

Za diskretnu raspodjelu frekvencije brzine

vjetra kroz godinu:

m

pi

v

vviigod fPrW 8760.

fi – frekvencija brzine vi

ti – trajanje brzine vi

m

pi

v

vviigod tPrW .

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra

- broj diskretnih koraka određuje preciznost

24

pi

Page 25: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Procjena proizvodnje ukupne godišnje električne energije - primjerProcjena proizvodnje ukupne godišnje električne energije - primjerelektrične energije primjerelektrične energije primjer

W = W3-11 + W11-25 = t3-11·P3-11 + t11-25·P11-25 = 5954·0,543 + 2355·1,500 = 6766 [MWh]

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 25

Page 26: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Varijacija proizvodnje vjetroelektranaVarijacija proizvodnje vjetroelektranaSatne dnevne sezonske i godišnje varijacije brzine vjetra

80

90

100

Satne, dnevne, sezonske i godišnje varijacije brzine vjetra

80

90

Dnevne varijacije veće blizu obale i tijekom ljeta.

40

50

60

70

atna

sna

ga V

E(M

W)

40

50

60

70

80

naga

VE

(M

W)

0

10

20

30

1 49 97 145 193 241 289 337 385 433 481 529 577 625 673 721

Sa

0

10

20

30

40

Dne

vna

sn

LB

1 49 97 145 193 241 289 337 385 433 481 529 577 625 673 721

Sat (Listopad 2000)

90

100

)

LB

1 8 15 22 29

Dan (Listopad 2000)

50

60

70

80

o m

jese

cim

a (M

W)

Prosjek

Maksimum

10

20

30

40

Snag

a VE

po

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 26(www.windpower.org) LB

0

10

Page 27: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Utjecaj vjetroelektrane na EE sustavUtjecaj vjetroelektrane na EE sustav

ž dij l jiti velika varijabilnost

može se dijelom smanjiti npr. uključivanjem VE na širokom

d čjvarijabilnost području

mala predvidljivost

korištenje poboljšanih metoda predviđanja vjetra (vremena)

korištenje modernih VE s kontrolom upravljivost

jnagiba lopatica i varijabilnom brzinom

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 2727

Page 28: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Zadatak 4. Proizvedena el. energija iz vjetraZadatak 4. Proizvedena el. energija iz vjetraProizvedena el. energija iz vjetraProizvedena el. energija iz vjetraOdrediti proizvedenu el. energiju VA

prema podatcima:prema podatcima:početna brzina vjetra vp = 4 m/s;

nazivna brzina vjetra vn = 10 m/s;

k d b i j 25 /maks. radna brzina vj. vmax = 25 m/s;

trajanje vjetra između vp i vn tp-n= 3000 h;

trajanje vjetra između vn i vmax tn= 1500 h;

Rješenje:W = Wp-n + Wn

(P t +P t )prosječna snaga do nazivne Pp-n = 0,4 MW;

nazivna snaga Pn = 1 MW;

raspoloživost r = 90%

= r(Pp-ntp-n +Pntn)

= 0,9(0,43000+11500)= 0,9(1200+1500) raspoloživost r 90%

W

( )= 0,92700= 2430 [MWh]

Za vježbu:Odrediti faktor opterećenja VA.Rj : 28 %

mv

tPrW

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 2828

Rj.: 28 %

pi vv

iigod tPrW .

Page 29: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Tehnologija: veličineTehnologija: veličinemale

1 ~ 100 kWsrednje i velike

100 ~ 1500 kW(pučina )

> 1500 kW1 100 kW 100 1500 kW > 1500 kW

Daleka izolirana mjestaRaznolikost rješenja

Na mrežiSamostalne i u grupi1000 kW posve

Na pučini (stotine MW)Razvija se

pkomercijalne (velike serije)

Mikro Vrlo male Male Srednje Velike

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 2929

Mikro Vrlo male Male Srednje Velike1 10 100 750 [kW]1 10 100 750 [kW]

Page 30: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Tehnologija: osnovne komponenteTehnologija: osnovne komponente

Lopatice rotoraLopatice rotora

pozicioniranje(prijenos)generatorkontrolakućište

t jtoranj

temeljiHAWTHAWT temelji

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 30Energija vjetra 30

Page 31: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Lopatice, prijenos, generator i kontrolagenerator i kontrola

IndireIndirekkttnini pogon: pogon: asinkroni asinkroni ggeneratorenerator

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 31Energija vjetra 31DireDirekkttnini pogon:pogon:

sisinnkkronronii ggeneratorenerator

Page 32: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Vjetroelektrana(VE)

Vjetroelektrana(VE)(VE)(VE)

Energijske tehnologije

Page 33: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

TrendoviTrendovi

• Jedinice od 2 MW i više sve važnije od 2002.Poboljšana efikasnost• Poboljšana efikasnost– Odabir lokacije– Bolja oprema

Airbus A380 ima raspon krila 80 m

j p– Porast efikasnosti

2-3% godišnje

• Stalni pad• Stalni pad cijene proizvedeneproizvedene energije– Cijena inst.

isnage varira:1100-1700 $/kW

Energijske tehnologije

Page 34: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Lokacije VE: efekt više VA u bliziniLokacije VE: efekt više VA u blizini

reduciranje brzine

Slabljenje vjetra turbine niz vjetar:• manje brzine: manje snage• veće turbulencije: više opterećenja

pov turbulencije

p j• veći broj VA u VE povećava gubitke

pov. turbulencije

• optimiranje pozicioniranja za snagu i trošenje (računalni programi za simulacije i mjerenje)k d i t j d 4 d 9 j

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 3434

• razmak u dominantnom smjeru od 4 do 9 promjera - gubitci od 5 do > 60%, za manji (2x2) ili veći (10x10) broj VA u VE

Page 35: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Priključak na mrežu i višak vjetraPriključak na mrežu i višak vjetraPriključak na mrežu i višak vjetraPriključak na mrežu i višak vjetra

• Odbacivanje energije iz vjetroelektrana za snagu koja prelazi j g j j g j popterećenje minus bazna proizvodnja

• Provodi se na nivou regionalne interkonekcije• Promjenjivo za sve periode

3000K i lj t j j t ć j

1000 MW nazivni kapacitet vjetra36% faktor opterećenja

• Promjenjivo za sve periode

2000

2500 Krivulja trajanja opterećenja

VišakI k i ti ij j t

36% faktor opterećenja

1000

1500MW

Višakvjetra

Iskoristiva energija vjetra

0

500 Elektrane koje moraju raditi cijelo

Konstantno opterećenje

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 35Energija vjetra 35

0 2000 4000 6000 8000 10000

sati

Page 36: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

UkratkoUkratkoUkratkoUkratko

I k i ti iI k i ti i P d iđ j b iP d iđ j b i•• Iskoristiva snaga i Iskoristiva snaga i energija vjetra energija vjetra ograničena je teorijskiograničena je teorijski

•• Predviđanje brzine Predviđanje brzine vjetra važno za vjetra važno za planiranjeplaniranjeograničena je teorijski ograničena je teorijski

i praktičnoi praktično•• Pokraj velike brzinePokraj velike brzine

planiranje planiranje •• Vjetar isplativ na Vjetar isplativ na

najboljim lokacijamanajboljim lokacijamaPokraj velike brzine Pokraj velike brzine važna stalnost i pristup važna stalnost i pristup el. en. mrežiel. en. mreži

najboljim lokacijamanajboljim lokacijama•• Za korištenje važna Za korištenje važna

politika, planiranje i politika, planiranje i p , p jp , p jffinanciinanciranjeranje

Energijske tehnologijeZdenko Šimić - Energija vjetra 3636

Page 37: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Koliko je vjetroagregat visok?Koliko je vjetroagregat visok?j j g gj j g g

33 m

Energijske tehnologije

Empire Eiffel 1.5 MW 250 kW 100 kWState Tower FER VA VA VA 381 m 301 m C zgrada 109 m 65 m 43 m

Page 38: Energija vjetra - MINGOoie.mingorp.hr/UserDocsImages/Vjetar prezentacija.pdf · Povijest korištenja energije vjetraPovijest korištenja energije vjetra • jedrenje u Egiptu - prije

Eksperimentalni mali vjetroagregat na FER-uEksperimentalni mali vjetroagregat na FER-u

đ

vjetroagregat na FER-uvjetroagregat na FER-u

• Mjerni uređaji:– Mali vjetroagregat (50 W)– Smjer vjetra– Horizontalna i vertikalna

brzina vjetrabrzina vjetra– Temperatura i vlažnost

• NamjenaNamjena– Karakteriziranje

• Energije vjetra u g j jurbanim uvjetima

• Malih vjetroagregata

Energijske tehnologije38

Zdenko Šimić - Energija vjetra