SVEUĈILIŠTE U ZAGREBU
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA
ZAVRŠNI RAD br. 906
RASPOLOŢIVOST ENERGIJE VJETRA NA VIŠE LOKACIJA
Denis Ĉamber
Zagreb, oţujak 2011.
Sadrţaj
1 Uvod .............................................................................................................................. 5
2 Iskoristivost vjetra ......................................................................................................... 6
3 Kriterij za izbor lokacije ................................................................................................ 8
4 Izbor vjetroagregata ..................................................................................................... 11
4.1 Vjetroagregat Gamesa G90 ................................................................................... 11
4.1.1 Tehničke karakteristike.................................................................................. 12
4.1.2 Zaštita od munja ............................................................................................ 13
4.1.3 Gamesa SGIPE .............................................................................................. 13
4.1.4 Kontrola buke ................................................................................................ 13
4.1.5 Kočnica .......................................................................................................... 13
4.1.6 Sustav kontrole .............................................................................................. 14
4.1.7 Veza s mrežom .............................................................................................. 14
4.1.8 Krivulja snage ................................................................................................ 14
5 Simulacija proizvodnje u programu HOMER ............................................................. 15
5.1 HOMER ................................................................................................................ 15
5.2 Unos podataka ....................................................................................................... 15
5.3 Rezultati simulacije ............................................................................................... 17
5.3.1 Split ................................................................................................................ 18
5.3.2 Knin ............................................................................................................... 22
6 Zaključak ..................................................................................................................... 27
7 Literatura ..................................................................................................................... 28
Sažetak..................................................................................................................................29
Ključne riječi........................................................................................................................30
2
Popis kratica
VA Vjetroagregat
VE Vjetroelektrana
SGIPE Sustav daljinskog upravljanja vjetroelektranama
NRS Sustav za smanjivanje buke vjetroagregata
DHMZ Drţavni hidrometeorološki zavod
Popis oznaka
specifiĉna snaga vjetra
gustoća zraka
v brzina vjetra
specifiĉna kinetiĉka energija vjetra
cp stupanj aerodinamiĉne pretvorbe
Pt transformirana snaga
3
Popis tablica
Tablica 1. Tehniĉke karakteristike vjetroagregata Gamesa G90
Tablica 2. Usporedba lokacija
4
Popis slika
Slika 1. Potencijalne lokacije vjetroelektrana u Hrvatskoj
Slika 2. Gamesa G90
Slika 3. Krivulja snage vjetroagregata Gamesa G90
Slika 4. Konverzija podataka pogodne za HOMER
Slika 5. Unos parametara u HOMER-u
Slika 6. Split – Godišnja proizvodnja na mjeseĉnoj bazi
Slika 7. Split – Godišnja proizvodnja na dnevnoj bazi
Slika 8. Split - Proizvodnja u veljaĉi
Slika 9. Split - Proizvodnja u kolovozu
Slika 10. Split – Dnevna proizvodnja 9. veljaĉe
Slika 11. Split – Dnevna proizvodnja 10. kolovoza
Slika 12. Knin – Godišnja proizvodnja na mjeseĉnoj bazi
Slika 13. Knin – Godišnja proizvodnja na dnevnoj bazi
Slika 14. Knin – Proizvodnja u veljaĉi
Slika 15. Knin – Proizvodnja u kolovozu
Slika 16. Knin – Dnevna proizvodnja 9. veljaĉe
Slika 17. Knin – Dnevni proizvodnja 10. kolovoza
5
1 Uvod
Pojam vjetroelektrana podrazumijeva sustav za transformaciju (pretvorbu)
kinetiĉke energije zraĉne mase, u gibanju, u elektriĉnu energiju. Dakle, unutar
kompleksne problematike vjetroagregata vrlo znaĉajno mjesto zauzima vjetar i
vjetropotencijal kao jedan od preduvjeta funkcionalnosti takvog sustava. Vjetar kao
energetski resurs karakterizira promjenjivost i nemogućnost uskladištenja što za
sobom posljediĉno povlaĉi potrebu za definiranjem uvjeta pogona (vjetroelekrane
unutar elektroenergetskog sustava). Budući da kinetiĉka energija vjetra ovisi o
kvadratu brzine, a snaga vjetroelektrane je proporcionalna površini lopatica i trećoj
potenciji brzine vjetra, promjena brzine vjetra uzrokovat će dakle promjenu
aerodinamiĉne snage, odnosno prema jednadţbi gibanja promjenu elektriĉne
snage koju generator injektira u mreţu. Ĉinjenica da se na većem prostoru, na
razliĉitim lokacijama, vjetar ne pojavljuje potpuno istovremeno pruţa potencijal za
smanjivanje promjenjivosti elektriĉne energije iz energije vjetra.
6
2 Iskoristivost vjetra
Da bi se mogla predvidjeti izlazna snaga vjetroelektrane potrebno je otkriti
koje veliĉine izravno utjeĉu na izlaznu djelatnu snagu vjetroagregata. Pretvorba
kinetiĉke energije vjetra u kinetiĉku energiju vrtnje vratila odvija se pomoću
lopatica rotora vjetroturbine. Pri tome se rotor i vjetrogenerator nalaze na
zajedniĉkom vratilu (izmeĊu njih moţe i ne mora postojati odreĊeni prijenosnik). U
generatoru dolazi do pretvorbe kinetiĉke energije vrtnje vratila u elektriĉnu
energiju. Specifiĉna snaga vjetra proporcionalna je trećoj potenciji njegove brzine,
a za konstantnu brzinu i površinu okomitu na smjer strujanja iznosi:
Pri ĉemu je:
ukupna specifiĉna snaga vjetra [W/m2],
gustoća zraka,
brzina vjetra.
Općenito, brzina vjetra nije konstantna pa je prosjeĉna specifiĉna snaga1
jednaka:
Gustoća zraka funkcija je tlaka i temperature zraka. Tlak i temperatura zraka
funkcija su nadmorske visine pa se na razini mora ( =1,2 kg/m3) za specifiĉnu
snagu vjetra moţe pribliţno uzeti da je jednaka: .
Kinetiĉka energija u struji zraka u vremenu t dobiva se mnoţenjem snage s
vremenom prema izrazu:
1. 1 Izvor - Pilić-Rabadan Ljiljana: „Vodne turbine i pumpe, vjetroturbine“, Fakultet elektrotehnike,
strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Splitu, Split, 1999.
7
odnosno, za vremenski interval T u kojem se brzina vjetra uzima konstantnom:
gdje je specifiĉna kinetiĉka energija vjetra.
Najveći dio ukupne kinetiĉke energije vjetra ne moţe se iskoristiti, odnosno
pretvoriti u kinetiĉku energiju vrtnje lopatice rotora jer vjetar mora nastaviti
strujanje kako bi omogućio nadolazak vjetra iza sebe. Ta ĉinjenica naziva se Betz-
ovim zakonom2, a matematiĉki se moţe izraziti stupnjem aerodinamiĉne pretvorbe
koji je odreĊen kao omjer snage na vratilu vjetroturbine i raspoloţive snage u
slobodnoj struji vjetra:
gdje je:
stupanj aerodinamiĉne pretvorbe, (0,45 za suvremene
vjetroturbine),
transformirana snaga.
Najveća moguća vrijednost stupnja aerodinamiĉne pretvorbe naziva se Betz-
ovom granicom i iznosi 16/27=0,593 te se uĉinkovitost (stupanj djelovanja)
nijednog postrojenja za iskorištenje energije vjetra nikakvim poboljšanjima ne
moţe povećati iznad te vrijednosti. Uzimajući u obzir sve gubitke pretvorbe
energije u vjetroagregatu slijedi kako se tek nešto manje od ½ poĉetne kinetiĉke
energije vjetra pretvara u korisnu, elektriĉnu energiju.
2 Betzov zakon – Teorijsko ograničenje za maksimalno iskoristivi dio energije vjetra
8
3 Kriterij za izbor lokacije
Pri izgradnji vjetroelektrana nastoji se smanjiti cijena proizvedenog kWh
elektriĉne energije, uz što manji mogući nepovoljan utjecaj na okoliš. Iz tog razloga
pri izboru lokacije za izgradnju postrojenja treba ostvariti niz ciljeva, poput:
energetsko-ekonomskih ,
tehniĉko-tehnoloških,
prostorno-planskih, i
zaštite okoliša i ţivljenja.
Iako je vjetropotencijal najvaţniji kriterij za izbor lokacije vjetroelektrane,
postoji i niz drugih ĉimbenika koji se moraju zadovoljiti. Izbor lokacije provodi se u
dva koraka, eliminacijski i rangirajući. Najprije se odreĊuju podruĉja koja su
nepogodna za izgradnju zbog sljedećih razloga:
podruĉje ima izuzetno mali vjetropotencijal,
podruĉje zaštićeno zbog iznimnih prirodnih ili kulturnih ljepota (park
prirode, arheološko nalazište),
podruĉje namijenjeno za izgradnju stambenih ili gospodarskih
objekata, i
podruĉje vrlo zahtjevnog reljefa s obzirom na mogućnost izgradnje.
U drugom koraku provodi se vrednovanje makrolokacije3 na temelju kriterija
kao što su:
srednja godišnja brzina vjetra,
veliĉina lokacije, odnosno broj vjetrogeneratorskih jedinica koje je na
lokaciji moguće postaviti,
udaljenost lokacije od prometnica,
3 Makrolokacija – Područje većih površinskih razmjera unutar kojeg se odabiru područja manjih površina
(mikrolokacije)
9
udaljenost lokacije od postojeće elektriĉne mreţe,
mogućnost odrţavanja i nadzora nad vjetroelektranom,
znaĉajke terena ( šumovitost, pogodnost za poljodjelstvo..),
utjecaj na faunu4 (migracijski putovi ptica selica, zaštićena staništa i
dr.),
poloţaj lokacija s obzirom na turistiĉka podruĉja.
Unutar odabranih makrolokacija izdvajaju se mikrolokacije5. Za vrednovanje i
izbor najpovoljnije mikrolokacije moţe se primijeniti naĉelo sliĉno izboru za
makrolokaciju. Nakon izbora mikrolokacije kreće se s mjerenjem karakteristika
vjetra (brzina, smjer i dr.) Na temelju analize izmjerenih podataka u odreĊenom
vremensko razdoblju (minimalno 1 godina) izraĊuje se studija izvodljivosti u kojoj
će se definirati veliĉina i broj vjetrogeneratora odnosno optimalni kapacitet
lokacije.
Prema navedenim kriterijima, idealna vjetroelektrana je ona koja je locirana
na mjestu koje ima dovoljan vjetropotencijal, nalazi se blizu elektriĉne mreţe, ima
dobar cestovni pristup, a njezina gradnja je u skladu s namjenom prostora i s
uvjetima zaštite okoliša. Takve idealne lokacije su rijetkost, ali to ne znaĉi da ne
postoje.
Karta na slici 1 prikazuje potencijalne lokacije vjetroelektrana u Hrvatskoj. Na
svim lokacijama srednja godišnja brzina vjetra iznosi ≥4 m/s na visini 25 m iznad
tla.
4 Fauna - skupni naziv za sav životinjski svijet neke određene životne sredine.
5 Mikrolokacija – Uže područje unutar kojeg se smještaju vjetroparkovi.
10
Slika 1. Potencijalne lokacije vjetroelektrana u Hrvatskoj6
Iz karte je vidljivo kako obalni prostor Hrvatske ima veliki vjetropotencijal.
Najviše potencijalnih lokacija nalazi se u Dubrovaĉko – neretvanskoj ţupaniji,
zatim Splitsko – dalmatinskoj, Zadarskoj i Šibensko – kninskoj ţupaniji. Zanimljiv
je podatak kako se velik broj potencijalnih lokacija nalazi na hrvatskim otocima
(npr. Pag, Krk, Cres, Braĉ, Hvar, Korĉula). No, vlada je Uredbom o ureĊenju i
zaštiti zaštićenog obalnog podruĉja zabranila izmeĊu ostalog i gradnju
vjetroelektrana na otocima i na obali 1000 m od obalne crte. Sve je više glasova
protiv takve zabrane, kako meĊu energetiĉarima, tako i meĊu aktivistima u zaštiti
okoliša i predstavnicima lokalne samouprave u podruĉjima gdje je planirana takva
gradnja.
6 Izvor - www.geog.pmf.hr/e_skola/geo/mini/vjetar_u_hrvatskoj/postojece_u_izradi_u_planu.html, 3. lipnja
2009
11
4 Izbor vjetroagregata
Vjetroagregat je rotirajući stroj koji pretvara kinetiĉku energiju vjetra prvo u
mehaniĉku, a zatim preko elektriĉnih generatora u elektriĉnu energiju. Pri tome se
rotor vjetroturbine i rotor elektriĉnog generatora nalaze na istom vratilu.
Vjetroagregati su iskoristivi na lokacijama gdje je prosjeĉna brzina vjetra veća od
4,5m/s. Idealna lokacija bi trebala imati konstantno strujanje vjetra bez
turbulencija7 i sa minimalnom vjerojatnosti naglih olujnih udara vjetra. Za analizu u
ovom radu je odabran vjetroagregat Gamesa G90.
Slika 2. Gamesa G90
4.1 Vjetroagregat Gamesa G90
Gamesa G90 je najnoviji proizvod španjolske tvrtke Gamesa, u svijetu
poznatog proizvoĊaĉa vjetroturbina. G90 je turbina instalirane snage 2MW,
dizajnirana za optimalnu proizvodnju elektriĉne energije pri razliĉitim brzinama
vjetra. Istiĉe se po niskom nivou buke i kvaliteti elektriĉne energije generirane u
7 Turbulencija – nepravilno vrtložno gibanje koje se pojavljuje u tekućinama i plinovima kad struje pored
čvrstih predmeta.
12
mreţu. Regulacija snage se vrši pomoću zakretanja lopatica (pitch control), a
opremljen je i sustavom SGIPE8 koji omogućava daljinsko upravljanje turbine u
realnom vremenu.
4.1.1 Tehničke karakteristike
Tablica 1 prikazuje najznaĉajnije tehniĉke karakteristike vjetroagregata Gamesa 90.
Tablica 1: Tehniĉke karakteristike vjetroturbine Gamesa G90
Gamesa G90 - Tehniĉke karakteristike
Generator
Tip Dvostruko napajani
Snaga 2000 kW
Napon 690 V
Frekvencija 50 Hz / 60 Hz
Broj polova 4
Brzina vrtnje 900 – 1900 okr/min (za 50 Hz)
Rotor
Tip 3 lopatice
Promjer 90m
Površina zahvaćena lopaticama9 6362 m2
Kutna brzina 9 – 19 okr/min
Smjer rotacije Smjer kazaljke na satu
Duljina lopatica 44 m
Teţina glave 106 T
Toranj
Tip Ĉeliĉni, 5 dijelova
Visina 100 m
Teţina 255 T
Reduktor
Tip 1 glavni stupanj, 2 sporedna stupnja
Omjer 1 – 100.5 (za 50 Hz)
HlaĊenje Prisilno,uljem
8 SGIPE – Sustav daljinskog upravljanja vjetroelektranama
9 Površina zahvaćena lopaticama – radni prostor vjetroelektrane
13
4.1.2 Zaštita od munja
Gamesa G90 koristi sustav zaštite od munja (Total lightning protection) koji je
u skladu s IEC 61024-110 normom. Ovaj sustav provodi munju s obje strane od
vrha lopatice do zajedniĉkog korijena i od tamo preko gondole i kroz toranj do
sustava uzemljenja koji je smješten u temeljima. Time su lopatice i osjetljive
elektriĉne komponente zaštićene od oštećenja.
4.1.3 Gamesa SGIPE
Gamesa SGIPE i nova generacija Gamesa WindNet (Wind farm control
system) omogućavaju daljinsko upravljanje vjetroturbinama, meteorološkim
postajama i drugim elektriĉnim stanicama u realnom vremenu preko satelita.
4.1.4 Kontrola buke
Aerodinamiĉne lopatice i dobro dizajnirane mehaniĉke komponente
pridonose niskoj emisiji buke. Osim toga, Gamesa je razvila sustav za kontrolu
buke pod imenom NRS (Noise reduce system) koji omogućava programiranje
razine buke prema kriterijima kao što su datum, vrijeme i smjer vjetra.
4.1.5 Kočnica
Primarno koĉenje vrši se zakretanjem lopatica. Za sluĉaj nuţde je na dio
mjenjaĉa brzine ugraĊena hidrauliĉki pogonjena disk koĉnica.
10
IEC 61024-1 – Zaštita od munja
14
4.1.6 Sustav kontrole
Brzina i moć generatora s dvostrukim napajanjem se kontrolira pomoću IGBT
pretvaraĉa i posebno razvijene elektronske kontrole (pulse with modulation).To
omogućava kontrolu proizvodnje radne i jalove snage te osigurava minimalne
gubitke i dugotrajan rad turbine.
4.1.7 Veza s mreţom
Gamesini vjetroagregati s dvostrukim napajanjem, aktivne ţeljezne poluge i
suvremene tehnologije pretvaraĉa osiguravaju usklaĊenost s najzahtjevnijim
tipovima spajanja generatora na mreţu.
4.1.8 Krivulja snage
Brzina ukljuĉivanja VA je 3 m/s,a brzina iskljuĉivanja je 25 m/s.
Slika 3. Krivulja snage vjetroagregata Gamesa G90
15
5 Simulacija proizvodnje u programu HOMER
5.1 HOMER
HOMER je optimizacijski raĉunalni program za modeliranje distribuirane
proizvodnje elektriĉne energije, koji pojednostavljuje zadatak procjene isplativosti
samostalnih ili mreţnih hibridnih sustava11, sastavljenih od neobnovljivih i
obnovljivih distribuiranih izvora. Zadatak je izvršiti simulaciju proizvodnje elektriĉne
energije raĉunalnim sustavom HOMER na osam odabranih lokacija sa ciljem
ocjene istovremenosti proizvodnje elektriĉne energije. To su lokacije: Gospić,
Osijek, Varaţdin, Karlovac, Rijeka, Knin, Split i Hvar.
5.2 Unos podataka
Podaci za svih osam gradova dostupni su iz meteoroloških postaja
hrvatskog Drţavnog hidrometeorološkog zavoda (DHMZ). Podaci sadrţe brzinu i
smjer vjetra u 10 minutnim koracima za cijelu 2005. godinu.
Uz podatke dostupan je i program koji datoteku s 10 minutnim podacima
konvertira u datoteku sa satnim vrijednostima brzine i smjera vjetra. U HOMER se
za ovu analizu unose satne vrijednosti brzine vjetra, svaka vrijednost zadana u
decimalnom obliku mora biti odvojena decimalnom toĉkom (konverzija podataka iz
mjerenja u stvarnu vrijednost). Zbog toga se pomoću programa napravljenog u
Javi12 već konvertirana datoteka s vrijednostima brzine i smjera vjetra (Slika 4.)
dodatno konvertira u datoteku pogodnu za HOMER, u kojoj su zadane samo satne
vrijednosti brzine vjetra.
11
Hibridni sustav – kombinacija dvaju ili više izvora energije 12
JAVA – Programerski alat
16
Slika 4. Konverzija izvorno mjerenih podataka (lijevo) u format pogodan za
HOMER (desno)
Pored unosa podataka o brzini vjetra, potrebno je i definirati vjetroagregat
te vezu prema mreţi na koju se vjetroagregat spaja. Za vjetroagregat vaţno je
unijeti krivulju snage u ovisnosti o brzini vjetra (Slika 5.) te podatke o cijeni (nije
relevantno za ovaj rad).
Slika 5. Unos parametara u HOMER-u
17
5.3 Rezultati simulacije
Vaţno je istaknuti što promatramo. U ovom sluĉaju ţelimo pokazati koliko
kWh moţemo dobiti na godišnjoj razini na svakom od 8 razliĉitih mjesta i
usporediti ih s ukupnom godišnjom proizvodnjom na svih 8 mjesta (ukupno).
Ţelimo prikazati i koliko je proizvodnja energije iz vjetroelektrana promjenjiva te
koliko se to mijenja kombiniranjem proizvodnje na više lokacija. Brzine vjetrova na
svim lokacijama su skalirane na 5 m/s za svrhu bolje usporedbe. Rezultat
proizvodnje na jednoj lokaciji pomnoţen je s brojem gradova jer tako moţemo
usporediti koliko elektriĉne energije dobivamo ako proizvodimo na svih 8 lokacija i
ako proizvodimo sve na jednoj lokaciji. Prikazani su godišnji dijagrami proizvodnje
snage po danu i po mjesecu, zatim proizvodnja snage za najbolji i najlošiji mjesec,
te za jedan radni dan u najboljem i najlošijem mjesecu. Pošto usporeĊujemo
mnogo lokacija, radi preglednosti su odabrane dvije najbolje, Split i Knin, koje su
prikazane u cijelosti.
18
5.3.1 Split
5.3.1.1 Proizvodnja na nivou godine
Slika 6. Split – Godišnja proizvodnja na mjesečnoj bazi
Iz Slike 6. je vidljivo kako je proizvodnja, kao i brzina vjetra, visoka poĉetkom
godine, spušta se dolaskom ljetnih mjeseci te opet poĉinje rasti sredinom jeseni. U
8 x Split je najviša prosjeĉna mjeseĉna proizvodnja zabiljeţena u veljaĉi i iznosi
6,5 MW, a najniţa u srpnju gdje iznosi 2,7 MW. Ukupno najvišu prosjeĉnu
mjeseĉnu proizvodnju takoĊer ima u veljaĉi i ona iznosi 5,7 MW, dok najniţu
mjeseĉnu proizvodnju pokazuje u kolovozu i iznosi 3,8 MW. Vidljivo je kako zbirna
proizvodnja ima manju varijabilnost od proizvodnje samo u Splitu.
Slika 7. nam ne daje preciznu usporedbu zbog gustoće podataka ali se moţe
primijetiti kako proizvodnja iz Ukupno samo u ljetnom dijelu godine premašuje
proizvodnju iz 8 x Split. Split sa godišnjom proizvodnjom od ĉak 5,6 GWh
predstavlja drugu najbolju promatranu lokaciju. Proizvodnjom iz Ukupno godišnje
dobivamo 35 GWh elektriĉne energije, dok 8 x Split godišnje u mreţu generira
skoro 45 GWh elektriĉne energije. Vjetroagregat je u Splitu punim opterećenjem
od 2 MW radio skoro 1000 sati godišnje, što je dovoljna pokazatelj kvalitete ove
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Pro
izvo
dn
ja [
MW
]
Vrijeme [mjesec]
8 x Split Ukupno
19
lokacije. Najvaţnije za ovu analizu je da se sada još jasnije vidi razlika u
varijabilnosti.
Slika 7. Split – Godišnja proizvodnja na dnevnoj bazi
20
5.3.1.2 Proizvodnja na nivou mjeseca
Slika 8. Split - Proizvodnja u veljači
Slika 9. Split - Proizvodnja u kolovozu
Ovdje je prikazana proizvodnja u najboljem i najlošijem mjesecu. Dnevni
maksimum snage u veljaĉi za 8 x Split iznosi 15,7 MW dok za Ukupno iznosi 12,7
MW. UsporeĊujući Sliku 8. i Sliku 9. vidimo koliko je proizvodnja u kolovozu manja
od one u veljaĉi. Najviša vrijednost za Ukupno u kolovozu iznosi 6,5 MW dok za 8
x Split ona dostiţe i 12 MW, ali se ostalim dijelom mjeseca rijetko kada penje
iznad 5 MW. Varijabilnost je ponovo jasno manja kod ukupne proizvodnje.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
Pro
izvo
dn
ja [
MW
]
Veljača
8 x Split Ukupno
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Pro
izvo
dn
ja [
MW
]
Kolovoz
8 x Split Ukupno
21
5.3.1.3 Proizvodnja na nivou dana
Slika 10. Split – Dnevna proizvodnja 9. veljače
Slika 11. Split – Dnevna proizvodnja 10. kolovoza
Na obje slike su prikazane prilike proizvodnje tijekom jednog radnog dana,
srijede, za 8 x Split i Ukupno, u veljaĉi i kolovozu. Srijeda u veljaĉi je bila jako
produktivna, tog dana je u mreţu 8 x Split generirao 268 MWh elektriĉne energije,
a Ukupno 150MWh. Za usporedbu, 8 x Split i Ukupno zajedno na prikazanu
srijedu u kolovozu nisu uspjeli proizvesti više od 119 MWh. Vidimo da 8 x Split 9.
veljaĉe kroz cijelo poslijepodnevlje radi na maksimumu od 16 MW, dok mu je 10.
kolovoza maksimum bio tek 10,3 MW. Razlika u varijabilnosti je prisutna u oba
primjera, ali daleko izraţenija kod veće proizvodnje.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Pro
izvo
dn
ja [
MW
]
Srijeda, 09.02.2005
8 x Split Ukupno
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Pro
izvo
dn
ja [
MW
]
Srijeda, 10.08.2005
8 x Split Ukupno
22
5.3.2 Knin
5.3.2.1 Proizvodnja na nivou godine
Slika 12. Knin – Godišnja proizvodnja na mjeseĉnoj bazi
U Kninu i ostalim promatranim lokacijama u Dalmaciji, za razliku od
”kontinentalnijih” lokacija, nailazimo na puno širi spektar brzina vjetra i proizvodnje
što je prouzrokovano burom koja tim prostorima puše. Vidimo da zbog jaĉine
vjetra proizvodnja 8 x Knin ĉesto postiţe maksimum od 16 MW, posebice u
zimskim mjesecima. Godišnje Knin proizvede 6,1 GWh elektriĉne energije,
Ukupno 35 GWh a 8 x Knin 48,8 GWh elektriĉne energije. Najviše dnevne
proizvodnje za 8 x Knin su vidljive krajem sijeĉnja i poĉetkom veljaĉe, dok je
najviša prosjeĉna mjeseĉna proizvodnja zabiljeţena u Veljaĉi i iznosi 8,6 MW.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Pro
izvo
dn
ja [
MW
]
Vrijeme [mjesec]
8 x Knin Ukupno
23
Slika 13. Knin – Godišnja proizvodnja na dnevnoj bazi
24
5.3.2.2 Proizvodnja na nivou mjeseca
Slika 14. Knin – Proizvodnja u veljači
Slika 15. Knin – Proizvodnja u kolovozu
Ukupno je u najlošijem mjesecu, kolovozu, u mreţu isporuĉilo 3,8 GWh
elektr. energije a u veljaĉi 4,3 GWh elektriĉne energije, s time da je vaţno
napomenuti da veljaĉa ima i dva dana manje od kolovoza. 8 x Knin je u veljaĉi
proizveo 6,7 GWh a u kolovozu skoro dvostruko manje, 3,5 GWh elektriĉne
energije. Prosjeĉna godišnja proizvodnja po mjesecu za 8 x Knin iznosi 5,6 MW,
najviša je u veljaĉi (8,6 MW) a najniţa, zaĉuĊujuće, u listopadu (3,4 MW). U
listopadu je 8 x Knin u mreţu isporuĉio samo 0,5 GWh. Kao i kod Splita razlika u
varijabilnosti je evidentna.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
Pro
izvo
dn
ja [
MW
]
Veljača
8 x Knin Ukupno
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
Pro
izvo
dn
ja [
MW
]
Kolovoz
8 x Knin Ukupno
25
5.3.2.3 Proizvodnja na nivou dana
Slika 16. Knin – Dnevna proizvodnja 9. veljače
Slika 17. Knin – Dnevni proizvodnja 10. kolovoza
I kod 8 x Knin vidimo velike oscilacije u proizvodnji tokom jednog dana, kao i
razlike kod zimskog i ljetnog dana. Srijeda 9. veljaĉe je bio jako produktivan dan, u
mreţu je isporuĉeno 292 MWh energije, a 10. kolovoz spada meĊu lošije dane u
godini, gdje je 8 x Knin u mreţu generirao samo 81 MWh. Ukupno je 9. veljaĉe
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Pro
izvo
dn
ja [
MW
]
Srijeda, 09.02.2005
8 x Knin Ukupno
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Pro
izvo
dn
ja [
MW
]
Srijeda, 10.08.2005
8 x Knin Ukupno
26
proizveo 151 MWh elektriĉne energije a 10. kolovoza tek 61 MWh elektriĉne
energije. Razlika u varijabilnosti ovdje nije toliko izraţena premda se moţe reći da
je ukupna proizvodnja, premda slabija, manje varijabilna.
Promatrane lokacije moţemo podijeliti u dvije grupe, u jednu grupu su
smještene lokacije u Dalmaciji a to su Knin, Split i Hvar, dok u drugu skupinu ulaze
ostale lokacije kontinentalnijih krajeva a to su Gospić, Osijek, Varaţdin, Karlovac i
Rijeka. Lokacije prve skupine imaju puno veći potencijal vjetra i godišnja
proizvodnja im je rijetko ispod 5 milijuna kWh elektriĉne energije. Dok kod druge
skupine niti jedna lokacija nema prosjeĉnu brzinu vjetra veću od 3 m/s te se većoj
proizvodnje elektriĉne energije ne moţemo ni nadati. Vaţno je napomenuti da su,
kod svake lokacije, brzine vjetra u zimskom dijelu godine uvijek velike, sa
povećanim oscilacijama, i opadaju pribliţavanjem ljetnog dijela godine. Vaţno je i
napomenuti da se u 2005. godini u Hrvatskoj po jakosti vjetra u nekim mjestima
isticao travanj, što inaĉe nije sluĉaj.
27
6 Zaključak
Ako se promatraju karakteristike vjetra na prostoru Hrvatske, moţe se
zakljuĉiti da naša domovina ima dobar vjetropotencijal. To ne znaĉi da je cijeli
prostor Hrvatske izuzetno pogodan za gradnju vjetroelektrana. Naime, Hrvatska
ima mnogo vjetrovitih podruĉja, ali je problem u tome što vjetar u njima nije stalan,
te je preslab ili prejak. Velika promjenjivost brzine vjetra prouzrokuje još veću
promjenjivost u proizvodnji elektriĉne energije iz vjetroelektrana. U ovom radu je
prikazano kako se velika promjenjivost oĉituje ne samo na godišnjoj razini, već i
na mjeseĉnoj, tjednoj, dnevnoj pa ĉak i satnoj razini te da vjetroelektrana nikako
ne moţe sluţiti kao primarni izvor energije bez rješavanja ovog problema.
Analizom u ovom radu je jasno prikazano koliki je potencijal smanjivanja
varijabilnosti proizvodnje elektriĉne energije iz vjetroelektrana koje su
rasprostranjene na širem podruĉju koje ima razliĉite klimatske i meteorološke
uvjete. Bura u Kninu primjer je vrlo neredovitog i ĉesto prejakog vjetra. Takav
vjetar nije pogodan za energetsko iskorištavanje. Jugo se zbog ujednaĉenosti
puhanja i manje vrtloţnosti ĉini prikladnijim vjetrom za proizvodnju elektriĉne
energije iz vjetra nego li „divlja i ţestoka“ bura. Na sreću, Hrvatska ima puno više
lokacija koje imaju zadovoljavajući vjetropotencijal. Mjerenja odreĊenih
karakteristika vjetra (brzina, smjer, uĉestalost) pokazala su kako je za
iskorištavanje energije vjetra povoljnije podruĉje Jadrana od kontinentalnog dijela
Hrvatske. Stoga su prve hrvatske vjetroelektrane izgraĊene upravo na tom
podruĉju. Rijeĉ je o vjetroelektranama Ravna – Pag i Trtar Krtolin – Šibenik. S
obzirom da je do sada u Hrvatskoj identificirano stotinjak potencijalnih lokacija za
izgradnju vjetroelektrana, moţe se oĉekivati kako će broj vjetroturbina u narednim
godinama rasti sve više. Vjetroelektrane na Ćićariji, iznad Senja, pokraj Stona i
Splita, koje su u razliĉitim fazama izgradnje, govore tome u prilog.
28
7 Literatura
1. Pilić-Rabadan Ljiljana: „Vodne turbine i pumpe, vjetroturbine“, Fakultet elektrotehnike, strojarstva
i brodogradnje Sveučilišta u Splitu, Split, 1999.
2. Mužinić Filip; Škrlec Davor: „Energija: Modeliranje projektnih rizika u razvoju projekta
vjetroelektrane“, Hrvatska elektroprivreda d.d., Zagreb, kolovoz 2007.
3. Mandić Niko; Mandić Jelena: „EGE – Energetika, gospodarstvo, ekologija, etika: Neke
karakteristike rada hrvatskog elektroenergetskog sustava 2005. godine“, Zagreb, 2006.
4. Ćurković, T; http://www.ekozg.hr/vjetroelektrane.htm, 29 svibnja 2009.
5. O energiji vjetra, http://www.izvorienergije.com/energija_vjetra.html, 29 svibnja 2009.
6. Dakić, M; http://www.geog.pmf.hr/e_skola/geo/mini/vjetar_u_hrvatskoj
/iskoristavanje_vjetra_ u_hrvatskoj.html , 3 lipnja 2009.
29
Closure
Wind Power from multiple locations
Saţetak
Raspoloţivost energije vjetra na više lokacija
Proizvodnja elektriĉne energije iz energije vjetra nuţno je promjenjiva kao i
sama brzina vjetra. Uz veliku cijenu i neefikasnost spremanja elektriĉne energije
znaĉajnija proizvodnja elektriĉne energije iz vjetroelektrana predstavlja razmjeran
zahtjev za rezervnom snagom u drugim izvorima koji mogu proizvoditi elektriĉnu
energiju prema zahtjevu. Ovaj rad opisuje ispitivanje istovremenosti proizvodnje
elektriĉne energije iz vjetroelektrana na razliĉitim lokacijama u Hrvatskoj.
Analizom u ovom radu je jasno prikazano koliki je potencijal smanjivanja
varijabilnosti proizvodnje elektriĉne energije iz vjetroelektrana koje su
rasprostranjene na širem podruĉju koje ima razliĉite klimatske i meteorološke
uvjete.
30
Ključne riječi
energija vjetra, Betzov zakon, vjetroturbina, vjetroelektrana, HOMER, proizvodnja,
promjenjivost