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