Ветроенергиен одит

 

Естествен резултат от екологичните й предимсва е глобалното развитие на ветроенергетиката. Според последните прогнози на Европейската ветроенергийна асоциация капацитетът за производство на вятърна енергия на стария континент ще се увеличи от 28 400 мегавата през 2003г. до 75 000 мегавата през 2010г. и 180 000 мегавата през 2020г.

 

 

Радикално решение на енерго-екологичните  проблеми е природосъобразното производство на енергия от възобновяеми енергоизточници. Най-икономически изгодният и най-природосъобразният начин за производство на екологично чиста енергия сега е ветроенергегиката. Емисиите от въгледвуокис, които се редуцират от заместването на 1 kWh електронергия от въглища, със същото количество, но добито от силата на вятъра, е около 0.97 кг.

Парниковите газове, генерирани в процеса на производство на материалите за ветрогенераторите и самите тях, се компенсират от редукцията на вредните емисии от тяхното ветроелектро-производство само за 3-5 месеца работа.  По този показател, ветроенергетиката е определено на първо място сред останалите електроцентрали за «чистото електричество». За своя икономически живот една неголяма ветротурбина ще икономиса над 3 300 тона енергийни въглища, ще спести изхвърлянето в атмосферата на над 7 000 тона СО2  еквивалент, както и стотици тонове пепел. Икономическият ефект от предотвратавянето на неблагоприятните екологични последици има цена от около 1 000 000 евро при сегашно ниво на цените.

Европейската практика показва че изграждането на голям ветроенергиен парк (със съвременни ветрогенератори >1MW) струва около 1300 € / kW инсталирана мощност. Срокът на откупуване на инвестицията е около 6г. Стойността на цялостния проект е 3-5% от стойността на обекта

За конкретно място (локация) идейния проект предвижда разполагане на 20 бр. ветрогенератори с инсталирана мощност 2,3MW или общо 46MW. Стойността на проекта по установената европейска практика е около 60 мил. €. Стойността на цялостния проект на ВЕП възлиза на около 1,8 мил. €

 

 

 

Изготвянето на цялостен проект на ветроенергиен парк (ВЕП) включва следните основни етапи :

-         определяне на подходящи места за ВЕП;

-         изготвяне на идеен проект;

-         екологичен анализ;

-         ветроенергиен одит;

-         икономически анализ;

-         изготвяне и съгласуване на подробен устройствен план;

-         изготвяне на становище за присъединяване към електропреносната мрежа;

-         придобиване собствеността и промяна предназначението на необходимите земи;

-         избор на оборудване;

-         изготване на работен проект и разрешително за строеж;

-         доставка на оборудване;

-         получаване на лиценция за производство на електроенергия чрез ВЕП.

 

Определянето на подходящи места за ВЕП се извършва чрез анализ на релефа, съществуващата инфраструктура – пътища, електропроводи и измерване скоростта на вятъра с ръчен ветромер.

Екологичния анализ основно определя съвместимостта на ВЕП с разположените наблизо защитени зони.

При придобиване собствеността и промяна предназначението на необходимите земи се изхожда от изискванията че ветрогенераторите са разположени на значително разстояние помежду си 200-500м, но тъй като роторите им са на височина 60-120м над земната повърхност работата им обикновенно не променя начина на трайно ползуване на земите.

След изготвяне на цялостен проект на ветроенергиен парк може да се изготви и “проектна идея” по механизма “съвместно изпълнение” на Протокола от Киото с което да се кандидатсва за финансиране.

Изготвянето на ветроенергия одит е съшествена част в процеса на изготвяне и съгласуване на цялостния проект на ВЕП.

Основните дейности при изготвянето на ветроенергия одит са :

-          определяне подходящо място за разполагане на измерителна мачта;

-          доставка на апаратура;

-          монтаж на малка (30м) измерителна мачта и апаратура;

-          провеждане на експресен скрининг;

-          монтаж на голяма (80м) измерителна мачта и апаратура;

-          провеждане на едногодишни измервания;

-          изготвяне на ветроенергиен одит;

 

За дейност 1 – “Определяне подходящо място за разполагане на измерителна мачта” се извършват наблюдения и измервания на скоростта на вятъра с ръчнен ветромер /Windwatch/ “SILVA”, анализ на съществуващата инфраструнктура и оценка възможностите за доставка и монтаж на измерителните мачти.

 

За дейност 2 – “Доставка на апаратура” се конкретизира необходимото оборудване – по видове, модели, фирми производители, фирми доставчици. Препоръчваме оборудването да включва :

-          измерителна мачта 30м;

-          измерителна мачта 80м;

-          калибрирани датчици за скорост на вятъра (Anemometer) – 3бр;

-          датчици за посока на вятъра (Wind Vane) – 2-3бр;

-          датчици за температура – 2бр;

-       датчициза влажност на въздуха

-       датчици за атмосферно налягане

-          микропроцесорна система за събиране на данни (Data Logger) – 2 бр;

-          комуникационна система (GSM modem) – 1 бр;

-          компютърна система – 1бр.

 

За дейност 3 – “Монтаж на малка (30м) измерителна мачта и апаратура” на фиг.1 е показан монтажа на измерителна мачта 30м на фирмата NexGen.

 

За дейност 4 – “Провеждане на експресен скрининг” се записват данни от измервания - скорост и посоката на вятъра на височина 30м. Отчетите се дискретизират през 10 ms, усредняват се и се записват чрез микропроцесорната система за събиране на данни през 10 min. Измерването се извършва между 1 и 3 месеца.

 

Фиг.1.

 

В зависимост от получените усреднени данни се преценява целесъобразността на провежданите измервания. Ако се прецени тяхната целесъобразност те се продължават до едногодишен период. Ако провежданите измервания са нецелесъобразни измерителна мачта 30м се демонтира и тя може да се използва за провеждане на нови измервания на друго подходящо място.

 

За дейност 6 – “провеждане на едногодишни измервания” се отчитат данни от измервания - скорост и посоката на вятъра и температура на въздуха на височини 40м и 50м. Отчетите се дискретизират през 10 ms, усредняват се и се записват чрез микропроцесорната система за събиране на данни през 10 min.

Данните са предават чрез комуникационна система до компютърна система за обработка с перид 1ч. Измерването се извършва за 12 месеца.

 

 

 

 

 

 

 

 

Основните параметри на съвременните ветрогенератори са диаметър на ротора, височина на кулата, номинална изходна мощност (P_изх), работна област на ротора. Конкретните стойности на тези параметри са взаимосвързани.

В Таблица 1. са дадени стойностите на основните параметри на различни модели мегаватови ветрогенератори (P_изх>1MW) производство на водещи световни фирми – “VESTAS”, “ENERCON”, “GE ENERGY”, “GAMESA”.

 

 

Табл.1.

 

При избора на конкретна турбина съществено е да се отчита и релефа на земната повърхност. За равнинни месности са по-подходящи турбини с по-голями диаметри на ротора върху по-високи кули. За планински била могат да се използуват и турбини с по-малки диаметри и по-ниски кули. Съществено е да се отчитат и габаритите на ветрогенераторите от гледна точка възможностите за монтаж.

Най-важната характеристика на ветрогенератора е зависимостта на изходната мощност на турбината от скоростта на вятъра. Генераторите стартират при 2-3 m/s, достигат номинална мощност при 12-13 m/s, след което работят на пълна мощност до 25 m/s когато спират работа, поради опасност от повреда. За това е много важна не само скоростта на вятъра в района на парка на съответната височина да бъде в границите на интервала от скорости 2 – 25 m/s, но тя да се задържа колкото се може по-дълго около номиналната скорост (12.5 – 25 m/s.), при която генераторите работят на пълна мощност.

В Таблица 2. са показани стойностите на изходната мощност на конкретен ветрогенератор – модел Е-70 на фирмата “ENERCON” за различни скорости на вятъра.

На Фиг.2 е показана зависимостта в графичен вид.